化学能与电能
电的广泛应用
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，又称为电力。
1、火力发电原理及过程
燃烧
蒸汽
发电机
一、化学能转化为电能
2、火力发电的化学深层本质分析
燃烧
氧化还原反应
氧化剂与还原剂之间发生电子的转移
火力发电
将化学能经一系列能量转化为电能
旧键断裂和新键形成、体系能量变化
过程
关键
本质
本质
引起
思考：火力发电有何弊端？
多次转换，能量利用率低
？
实验现象：
锌片溶解，有气泡产生
①将一Zn片平行插入稀H2SO4中，有什么现象？

Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
（还原剂）
（氧化剂）
还原剂
氧化反应
氧化剂
还原反应
e-
如何将氧化还原反应产生的能量直接转化为电能？
实验现象：
铜片上有气泡产生，
锌片不断溶解
电流表发生偏转
若将Zn片,Cu片用一导线连接再插入稀H2SO4
中，有什么现象？
实验探究
Zn
Cu
A
稀H2SO4
I
负极
正极
阴离子移向负极
阳离子移向正极
电子从负极流向正极
电流从正极流向负极
失电子
得电子
锌片 Zn -2e- ＝ Zn2+（氧化反应）
2.原电池
1、定义：把化学能转变为电能的装置
2、电极反应式：
负极：
正极：
总反应：
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
铜片 2H+ + 2e- ＝ H2↑（还原反应）
稀硫酸
探究：原电池的构成条件？
条件一：有活泼性不同的两种金属或非金属
稀硫酸
×
√
酒精溶液
稀硫酸
形成条件二：电极需插进电解质溶液中
×
稀硫酸
×
形成条件三：必须形成闭合回路
3、原电池的构成条件:
两种活动性不同的金属（或一种是可导电的非金属）做电极
电极插入电解质溶液中（酸、碱、盐）
两极相连形成闭合回路
原电池化学反应本质：氧化还原反应
自发进行的氧化还原反应
4、正、负极的判断方法
电子流出；
金属溶解/质量减少
电子流入；
负极
较活泼金属；
正极
氧化反应；
较不活泼金属/非金属；
还原反应；
有气泡产生/质量增加
1.对于锌-铜-稀硫酸组成的原电池装置中，
当导线中有1 mol电子通过时，理论上的
两极变化是
①锌片溶解了 g
②铜片上析出 L H2
【练习】
32.5
11.2
2、将锌片和铜片用导线连接置于同一稀
H2SO4溶液中，下列各叙述正确的是（ ）
A、正极附近SO42-的浓度逐渐增大
B、负极附近SO42-的浓度逐渐增大
C、电解质溶液的 pH 逐渐减小
D、电解质溶液的 pH 逐渐增大
BD
Zn Cu
Fe 石墨
Zn Cu
Fe Cu
Cu Ag
CuSO4 溶液 稀H2SO4 稀H2SO4
① ② ③
酒精溶液 AgNO3溶液 稀HCl
④ ⑤ ⑥
√
√
练习
Zn Fe
3、判断下列哪些装置构成了原电池？若是，指出正负极名称，并写出电极反应式和总反应。
√
√
正极：
负极：：
总反应：
Fe - 2e-＝Fe2+
Cu2++2e-＝Cu
Fe+Cu2+＝Fe2++Cu
Al
Mg
NaOH溶液
正极：
负极：：
总反应：
Al - 3e-+4OH-＝AlO2-+2H2O
2H2O+2e-＝2OH-+H2↑
2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑
（1）锌片插入稀硫酸中，被腐蚀。
（2）锌片在锌-铜-稀硫酸的原电池中作为负极，也
被腐蚀。请问哪个反应速率更快？
思考题 1
4、原电池的应用：①加快氧化还原反应的速率
有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
①a、b相连后，a极金属不断溶解
②c、d相连后，外电路电流由d到c
③a、c相连后，c极产生大量气泡
④b、d相连后，d极发生氧化反应
据此，判断四种金属的活动性顺序是
a＞c ＞d＞ b
思考题 2
4、原电池的应用：②比较金属的活动性强弱
请根据反应 Fe + Cu2+ = Fe 2++ Cu，设计原电池
思考题 3
负极：Fe - 2e- = Fe 2+
正极： Cu 2+ + 2e- = Cu
Fe
Cu/C
CuSO4溶液
【练习】将下列氧化还原
反应设计成原电池
2Fe3+ + Fe = 3Fe2+
Zn + 2Ag+ = Zn2+ + 2Ag
二、发展中的化学电源
1、干电池
负极：锌筒
2MnO2+2NH4+ +2e- =Mn2O3+2NH3↑+H2O
一次性电池
正极：石墨棒
最早使用的电池：锌锰电池
Zn - 2e- = Zn2+
碱性锌锰电池
用湿的KOH代替NHCl4作电解质
2.充电电池
铅蓄电池
最早使用的充电电池：
（又称二次电池）
铅蓄电池构造示意图
电极反应式（放电时）
负极：Pb + SO42--2e-＝PbSO4
正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-＝PbSO4 + 2H2O
铅蓄电池
PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
放电

充电
总反应：
放电

充电
镍镉电池
密封式、体积小、寿命长。但镉有毒。
负极：Cd
正极：NiO(OH)
电解质：KOH
镍氢电池
锂离子电池
新一代可充电的绿色电池。
是笔记本电脑，移动电话，摄象机等低功耗电器的主流电源。
【练习】铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，电池放电时的反应为
Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，下列 对电池放电时的分析正确的是(　　)
A．Pb为正极被氧化
B．电子从PbO2 经外电路流向Pb
C．负极的电极反应式为：
Pb + SO42- - 2e-＝PbSO4 ↓
D．电解质溶液pH不断减小
C
【练习】 镍-镉可充电电池，电极材料是Cd和NiO(OH)，电解质是KOH，放电时的电极反应式：负极： Cd + 2OH- - 2e- = Cd(OH)2,
正极：2NiO(OH)+2H2O+2e- = 2Ni(OH)2+2OH-
下列说法不正确的是：
A.电池的总反应式是
Cd+2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2
B.电池充电时，镉元素被还原
C.电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大
放电

充电
C
3、燃料电池
特点：
是一种高效,环境友好的发电装置
原理：将 和 反应所放出的
直接转化为
燃料
氧化剂
化学能
电能
与其他电池的区别：
反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备
提供燃料和氧化剂
氢氧燃料电池
电极：惰性金属Pt
负极：通入H2
正极：通入O2
3、燃料电池
总反应式：
2H2+O2 = 2H2O
电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液.
负极： 2H2 – 4e- + 4OH- = 4H2O
正极： O2+ 4e- + 2H2O = 4OH-
电解质溶液为稀硫酸.
负极： 2H2 – 4e- = 4H+
正极： O2+ 4e- + 4H+ = 2H2O
1．氢氧燃料电池可以使用
在航天飞机上，其反应原
理示意图如图。下列有关
氢氧燃料电池的说法正确
的是(　　)
A.该电池工作时电能转化为化学能
B.该电池中电极a是正极
C.外电路中电子由电极b通过导线流向电极a
D.该电池的总反应：2H2＋O2=2H2O
电极a
H2
O2
电极b
D
2．以乙醇为原料制作的燃料电池，即乙醇燃料电池，相比于甲醇燃料电池在安全性方面具有很大优势。乙醇燃料电池的总反应式： C2H5OH＋3O2= 2CO2＋3H2O。下列说法不正确的是(　　)
A．C2H5OH在电池的负极上参加反应
B．1 mol乙醇被氧化转移6 mol电子
C．在外电路中电子由负极沿导线流向正极
D．电池正极得电子的物质是O2
B
利用Cu+2FeCl3==CuCl2+2FeCl2反应，设计原电池
（1）选用______为负极，______为正极，电解质溶液为___________。
（2）写出电极反应式
负极：____________________________
正极：____________________________
（3）画出装置图
微型纽扣电池在现代生活中是广泛应用的一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应式分别为
Zn + 2OH- -2e- = ZnO + H2O
Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-
电池总反应式为Ag2O＋Zn=2Ag＋ZnO
根据上述反应式，下列叙述中正确的是(　　)
A.在使用过程中，电池负极区溶液pH增大
B.在使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C.在使用过程中，Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发
生氧化反应
D.外电路中每通过2 mol电子，正极的质量理论上减
少16 g
D
③构成原电池的条件
★有两种活动性不同的金属（或非金属单质）
作电极
★电极材料均插入电解质溶液中
★两极相连形成闭合电路
④原电池化学反应本质：
较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼
的金属（负极）通过外电路流向较不活泼
的金属（正极）