课堂引入:
普通干电池 纽扣电池
电脑电池 “神六”专用太阳能电池
1.上述装置从能量角度看有什么共同特点?
2.这些装置中发生的化学反应是什么类型的反应呢? 为什么? 原电池定义:将化学能转变为电能的装置 叫原电池。
化学电池的本质:氧化还原反应。
1. 能源按其来源可分为一次能源和二次能源。
竹胶合模板能源类别 | 定义 | 实例 |
一次能源 | 直接从自然界中取得的能源 | 缝隙式排水沟 太阳能、风能、地热能、潮汐能、原煤、石油、天然气等 |
二次能源 | 由一次能源经过加工、转换得到的能源 | 电能(水电、火电、核电)、蒸汽能、机械能等 |
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2.二次能源——火力发电
(1)火力发电原理:首先通过化石燃料燃烧,使化学能转变为热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电。
(2)能量转换过程:化学能热能机械能电能。其中能量转换的关键环节是燃烧。
(3)火力发电弊端:①煤属于不可再生资源,用一点少一点,用煤发电会造成资源的浪费。
②能量经过多次转化,利用率低,能量损失大。
③煤燃烧会产生有害物质(如SO2、CO、NO2、粉尘等),污染环境。
例1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)根据一次能源和二次能源的划分,氢气为二次能源( )
(2)电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源( )
(3)火力发电是化学能间接转化为电能的过程( )
(4)水力发电是将化学能转化为电能的过程( )
答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)×
实验步骤 | 现象 | 解释或说明 |
| mpo3 锌片逐渐溶解,表面有气泡;铜片表面无气泡 | 锌与稀硫酸发生置换反应产生H2,而铜则不能 |
| 锌片逐渐溶解,铜片表面有气泡,电流表指针发生偏转 | |
| 两锌片逐渐溶解且表面都有气泡,电流表指针不偏转 | 锌与稀硫酸反应,但导线中无电流 |
| 无现象 | 乙醇是非电解质,与Zn、Cu都不反应 |
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1.概念:是将化学能转变为电能的装置;原电池的反应本质是氧化还原反应。
2.构成条件
①原电池反应必须是自发的氧化还原反应;
②具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属);
③两电极均插入电解质溶液中;
④电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。
3.原电池的工作原理
原电池总反应式:Zn+2H+===Zn2++H2↑。
原电池的工作原理:
(1)反应类型:负极发生氧化反应,正极发生还原反应。 (2)电子的移动方向:负极流出,经导线流向正极。
(3)离子的移动方向:阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。
4.能量转化过程:原电池在工作时,负极失电子,电子通过导线流向电脑视保屏正极,被氧化性物质得到,闭合回路中形成电流,化学能转变为电能。
5.原电池正、负极的判断
例2.分析下列几个装置图,判断能构成原电池的是
答案:ABE
例3.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)HCl+NaOH===NaCl+H2O是放热反应,可以设计成原电池( )
(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中,电流表指针发生偏转( )
(3)在铜—锌—稀硫酸原电池中,电子由锌通过导线流向铜,再由铜通过电解质溶液到达锌( )
(4)原电池中阳离子向正极移动( )
(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
例4.原电池中作负极的一定是活泼金属,作正极的一定是不活泼金属吗?
答案 不一定。在原电池中的两极可以都是活泼金属(如Zn-Fe-稀硫酸,Zn作负极),也可以都是不活泼金属(如Cu-Ag-AgNO3,Cu作负极)也可以是一种金属和一种能导电的非金属(如Cu-C-AgNO3,Cu作负极)。
例5.如图是Zn和Cu形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡片上记录如下,在卡片上描述合理的是( )
实验后的记录:
①Zn为正极,Cu为负极 ②H+向负极移动 ③电子流动方向:从Zn经外电路流向Cu ④Cu极上有H2产生 ⑤若有1 mol电子流过导线,则产生H2为0.5 mol ⑥正极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+ |
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A.①②③ B.③④⑤
C.④⑤⑥ D.②③④激光笔
答案 B
解析 在该原电池中,Zn比Cu活泼,故Zn作负极,Cu作正极,电子由Zn流出经导线流向Cu片,负极反应为Zn-2e-===Zn2+,正极反应为2H++2e-===H2↑,故转移1 mol电子时,产生H2 0.5 mol,在溶液中H+向正极移动,SO向负极移动,故①②⑥错误,③④⑤正确,选B项。
1.比较金属活动性
作负极的金属活动性强,作正极的金属活动性弱。
2.改变化学反应速率
如:在Zn和稀硫酸反应时,滴加少量CuSO4溶液,则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正、负极,从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。
3.设计原电池
如:把Fe+2Fe3+===3Fe2+浮雕画设计成原电池,可用Fe作负极,铜(或石墨)作正极,FeCl3溶液作电解质溶液。
4.保护金属设备
如:船体是钢铁材料,在海水中易被腐蚀,在船体外壳焊接上比铁活泼的金属(如Zn),则构成以Zn、Fe为电极的原电池,Zn被消耗掉而Fe得到保护。
例6. 100 mL 2 mol·L-1的盐酸与过量的锌反应,为加快速率,又不影响产生氢气的总量,可采用的方法是( )
A.加入适量的6 mol·L-1的盐酸