1、第1课时 化学能转化为电能,专题2 第三单元 化学能与电能的转化,学习目标 1.通过实验探究认识化学能与电能之间转化的实质。 2.理解原电池的概念及工作原理。 3.了解原电池的构成与设计。 核心素养 1.科学探究：设计实验认识构成原电池的条件及其原理，判断原电池的正负极。 2.创新意识：利用原电池原理能设计原电池。,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,1.实验探究,一、原电池工作原理,锌与稀硫酸发生 置换反应产生氢 气，而铜则不能,锌与稀硫酸反应， 但氢气在铜片上 产生，导线中有 电流,锌与稀硫酸反应产生氢气，但导线中无电流,乙醇是非电解质，与锌、铜都不反应,2.原电池的概念 原电池是将
2、能转化为 能的装置； 原电池的反应本质是 反应。 3.原电池的构成条件 理论上，自发的 反应均可构成原电池。 具体条件是：(1)具有 的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。 (2)溶液：两电极均插入 溶液中。 (3)导线：两电极用导线相连，形成闭合回路。,化学,氧化还原,电,氧化还原,活动性不同,电解质,4.原电池的工作原理 (1)分析下图并填空,原电池总反应式： 。 (2)能量转化： 能转变为 能。,Zn2H=Zn2H2,化学,电,负极,氧化反应,正极,还原反应,Zn-2e-=Zn2,2H+2e-=H2,例1 如图所示装置能够组成原电池的是_。 其他不能构成原电池的说明理由：_ _
3、 _ _。,EFG,A装置的两个电极的活泼性相同，电子不会流动形成电流；B装置为非电解质溶液，不能发生氧化还原反应；C装置电解质溶液在两个分开的装置中，不成形成闭合回路；D装置无导线连接电极，不能形成闭合回路。它们均不能构成原电池,答案,思维启迪,原电池的判定方法：一看反应原理(能否自发地进行氧化还原反应)；二看构成条件(两极一液成回路：两个活泼性不同的电极，插入电解质溶液中，装置形成闭合回路)。,二、原电池原理的应用,1.钢铁的电化学腐蚀 (1)电化学腐蚀 金属跟 接触，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀。,电解质溶液,(2)钢铁的电化学腐蚀,H和OH,Fe,C,2FeO2
4、2H2O=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,Fe2e=Fe2,O24e2H2O=4OH,2.金属活动性强弱的判断 由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验,(1)装置甲中负极的电极反应式是 。 (2)装置乙中正极的电极反应式是 。 (3)四种金属活动性由强到弱的顺序是 。,A2e=A2,Cu22e=Cu,DABC,原电池工作原理的应用 (1)比较金属活动性 原电池中，作负极的金属活动性一般比作正极的金属活动性强。 (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
5、。,(3)设计原电池 如：把Fe2Fe3=3Fe2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2 (2018台州月考)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是,A.铁片发生还原反应而被腐蚀 B.
6、铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的 区域 C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应： 2H2OO24e=4OH D.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀,答案,解析,解析 铁作负极，发生失电子的氧化反应，选项A错误； 铁片负极腐蚀最严重，由于离子的移动，在正极区域生成铁锈最多，选项B错误； 铁作负极，发生失电子的氧化反应，即Fe2e=Fe2，选项C错误； D项，铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀，铁作负极，碳作正极，选项D正确。,例3 某原电池的离子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，该原电池正确的组成是,答案,解析,解析 将ZnCu2=Zn2Cu拆开两个半反
7、应： 氧化反应(负极反应)：Zn2e=Zn2。 还原反应(正极反应)：Cu22e=Cu。 则电池的负极是Zn，正极是比锌不活泼的金属或导电的非金属，电解质溶液中含Cu2。,(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 (2)选择合适的材料 电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。 电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。,设计原电池的方法,方法技巧,原电池是把化学能转化为电能的装置。其工作原理是,学习小结,达标检测,1.如图
8、，电流计的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是,1,2,3,4,5,A.B极为原电池的正极 B.A、B、C分别可以为Zn、Cu和稀盐酸 C.C中阳离子向A极移动 D.A极发生氧化反应,答案,解析,解析 原电池中，负极金属失去电子，发生氧化反应溶解，质量减小，故A极为负极，B极为正极，A、D项正确； A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，B项正确； 电解质溶液中阳离子移向正极，C项错误。,1,2,3,4,5,2.如图为某兴趣小组制作的番茄电池，下列说法正确的是 A.电子由铜通过导线流向锌 B.该装置是将电能转化为化学
9、能的装置 C.锌电极发生氧化反应 D.电流由锌通过导线流向铜,答案,解析,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,解析 A项，铜作正极，锌作负极，因此电子由锌流向铜，故错误； B项，该装置将化学能转化为电能，故错误； C项，锌作负极失去电子，发生氧化反应，故正确； D项，电子与电流的方向相反，因此电流由铜极流向锌极，故错误。,3.在钢铁腐蚀过程中，下列五种变化可能发生的是 Fe2转化为Fe3 O2被还原 产生H2 Fe(OH)3失水形成Fe2O3xH2O 杂质碳被氧化 A. B. C. D.,答案,解析,1,2,3,4,5,解析 本题考查钢铁的电化学腐蚀。在腐蚀过程中，负极Fe2e=Fe2，正
10、极O2或H得电子，Fe2与OH结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3失水形成铁锈。,A. B. C. D.,4.下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是,答案,解析,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,解析 中的锌作负极，腐蚀速率最快； 中的锌与外界不接触，腐蚀速率最慢； 中的锌作正极，腐蚀速率比中的锌要慢； 因此腐蚀速率由慢到快的顺序为，故B正确。,5.在铜锌原电池中(如下图)，以硫酸铜为电解质溶液，锌为_极，电极上发生的是_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_ _。,1,2,3,4,5,答案,解析,负,氧化,Zn2e,=Zn2,锌片上观察到的现象为_；铜为_极，电极上发生的是_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式_；铜片上观察到的现象为_，原电池总反应的离子方程式为_。,锌片溶解,正,还原,Cu22e=Cu,铜极变粗,ZnCu2=Zn2Cu,解析 CuSO4为电解质溶液时，铜锌原电池的负极为锌，电极反应式为Zn2e=Zn2，所以锌片不断溶解，正极为铜，电极反应式为Cu22e=Cu，所以铜极不断变粗，原电池总反应式为ZnCu2=Zn2Cu。,1,2,3,4,5,