第二章 化学反应与能量
第二节 化学能与电能
第二节 化学能与电能
第一课时——原电池
【思考与交流】
化学反应不仅有新物质生成，同时还伴随着能量的变化，但这种能量的变化通常以热能形式表现出来，那么有没有以电能形式表现出来的时候呢，试举例说明。
思考：火力发电的过程能量是怎样转化的？
化学能（燃料）
燃烧
热能
蒸汽
机械能
（涡轮机）
发电机
电能
思考：火力发电有什么缺点？
1.煤炭是非可再生资源，会造成能源危机
2.煤炭燃烧会产生污染性气体
3.经多次转换，能量损耗大，燃料的
利用率低
将铜片和锌片分别插入稀硫
酸溶液中，观察现象并解释原因。
实验2一4
现象：
解释：
Zn片上有气泡（H2）， Zn片逐溶解；Cu片无明显现象。
Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑
将铜片和锌片用导线连接插
入稀硫酸溶液中，观察现象并解释原因。
实验2-4
现象：
解释：
Zn片逐渐溶解但无气泡；
Cu片上有气泡（H2）；电流计指针偏转。
？
G
【实验现象剖析】
Zn片逐渐溶解但无气泡；
Cu片上有气泡（H2）；
电流计指针偏转。
指针偏转，说明电路中有电流通过，说明发生了电子定向移动。
Zn 比Cu活泼，用导线连在一起时，Zn片失去的电子（ Zn－2e－ = Zn2+）变成Zn2+进入溶液，电子经导线流向Cu片， 溶液中的H＋由于电场作用下移向Cu片得电子被还原成H2（2H+＋2e－ = H2 ↑）
整个装置能量是怎样转化的？
一、原电池
1.定义：
将化学能直接转变成电能的装置，
称为原电池
电源
2.正负极：
负极：
电子流进（或电流流出）的一极
正极：
电子流出（或电流流进）的一极
一、原电池
3.电极反应：
负极
正极
Zn-2e-=Zn2+
2H++2e-=H2↑
氧化反应
还原反应
Zn+2H+=Zn2++H2↑（两个电极反应之和）
小结：
负极
失去电子的一极
氧化反应
活性强
正极
得到电子的一极
还原反应
活性弱
e-→
⊕
外电路：
内电路：
阳离子→正极
阴离子→负极
这样整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向移动产生电流
一、原电池
4.工作原理：
H2SO4 (aq)
CuSO4 (aq)
负极( ): .
正极( ): .
总反应式: .
负极( ): .
正极( ): .
总反应式: .
课堂练习：请在图上标出电子的流动方向和电流方向,并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.
Ag
Fe
Fe
Ag
Fe－2e - = Fe 2+
2H++2e - = H2↑
Fe+2H+ = Fe 2+ +H2↑
Zn
Cu
Zn－2e - = Zn2+
Cu2+ +2e - = Cu
Zn+Cu2+ = Zn2 ++ Cu
回忆思考：通过以上实验想想原电池是由哪几部分组成的，构成原电池的条件又有哪些
一、原电池
组成：两电极、导线、电解质溶液以及容器
构成条件猜想：
电极有关-----相同的电极材料
导线有关-----切断导线
电解质溶液有关-----非电解质
不可
实验探究:形成原电池的条件
结论：
有两种活动性不同的金属作电极
实验探究:形成原电池的条件
有两种活泼性不同的金属
（或一种是非金属导体）作电极
其中:
较活泼的金属作负极
较不活泼的金属、石墨等作正极
可以
结论：
实验探究:形成原电池的条件
结论：
电极材料均浸入的是电解质溶液
不可
一、原电池
5.原电池的形成条件：
两极一液一连线
① 两种活泼性不同的金属（或其中一种为能导电的非金属，如“碳棒”）作电极
其中较活泼金属为负极。较不活泼金属（或非金属）为正极（正极一般不参与电极反应，只起导电作用）；
特殊AI-Mg-NaOH是Al作负极
Fe-Cu-HNO3（浓）是Cu作负极
② 电解质溶液
③ 形成闭合回路
④ 能自发地发生氧化还原反应
酒精、蔗糖、四氯化碳不行
Zn Cu
Fe C(石墨)
Zn Cu
Zn Zn
Fe Cu
Si C(石墨)
稀H2SO4 CuSO4 溶液 稀H2SO4 稀H2SO4
A B C D
Zn Cu
稀H2SO4 酒精 稀H2SO4
E F G H
√
√
√
习题一：
原电池的判断
×
×
×
×
×
1.
2.某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是( )
A.Mg B.Fe C.Al D.Cu
原电池的工作原理
B
3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的 PH( )
A.不 B.先变大后变小
C逐渐变大 D.逐渐变小
C
习题二
4.如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组（ ）
A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4
B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸
C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液
D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液
D
习题二
原电池的工作原理
习题三
5.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为( )

A．a > b > c > d B．a > c > d > b

C．c > a > b > d D．b > d > c > a
B
利用原电池电极判断金属性强弱
判断原电池正、负极的方法
1、由组成原电池的两极材料判断：
一般是活泼的金属为负极
活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极
2、根据电流方向或电子流动方向判断：
电子流出的一极是负极，电子流进的一极是正极
4、根据原电池两极发生的变化来判断：
发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极
【归纳小结】
5、电极反应现象：
不断溶解，质量减少为负极；有气体产生,或质量增加或不变为正极
3、根据内电路离子移动的方向判断：
阳离子移向的一极为正极，阴离子移向的为负极
①制作化学电源
②加快反应速率：
例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。
③判断金属活动性的强弱
④揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。
钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀
一、原电池
6.原电池原理的应用：
第二课时 化学电源
空气电池
锂电池
(1)干电池的构造是什么样的?
(2)干电池的负极和正极分别是什么?电解质溶液又是什么?
(3)干电池使用久了会发生什么现象?
思考题
(4)什么叫做充电电池?铅蓄电池的构造是什么样的?
(5)铅蓄电池负极和正极分别是什么?电解质溶液又是什么?
(6)废旧电池是否应该回收?为什么?
?
干
电
池
上图是锌－锰干电池
负极:Zn-- 2e- ==Zn2+
正极(C):2NH4++ 2e- ==2NH3↑+2H2 ↑
体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运
而生。这类电池的重要特征是电解液由原来
的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由
锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电
流大幅度提高。
铅蓄电池
锂电池
锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。
新型燃料电池
燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池
负极:2H2－4e- +4OH- ==4H2O
正极:O2+2H2O+4e- ==4OH-
总反应:2H2+O2==2H2O
电极:多孔镍 电解质:KOH