化學能與電能

第二節(jié)化學能與電能

（第一課時）水力發(fā)電站二次能源：一次能源經(jīng)加工、轉換得到的能源。一次能源：直接從自然界取得的能源。閱讀教材P39資料卡片蒸汽電能水能風能石油天然氣原煤指出下列哪些是二次能源？我國2001年發(fā)電總量構成圖2050年火力發(fā)電仍居于首位火力發(fā)電的原理化學能熱能機械能電能燃燒蒸汽發(fā)電機化學能間接轉化為電能資料：火力發(fā)電每年可向空氣中排放二氧化碳1億噸，二氧化硫200萬噸，一氧化碳1萬噸，氮氧化合物37萬噸，工業(yè)廢渣約1200萬噸以上。利：資源豐富，價廉方便。投資較少，建廠快，技術成熟，安全性能較高。弊：資源有限，不可再生；排出大量溫室氣體；可能導致酸雨；能量利用率低。火電利與弊

把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應和還原反應在兩個不同區(qū)域進行。需要在氧化劑和還原劑之間架設橋梁使電子從還原劑區(qū)域流向氧化劑區(qū)域。與同學探討，能將化學能直接轉化為電能嗎？思考與交流實驗探究稀H2SO4ZnCu按下圖裝置進行實驗，有何現(xiàn)象？并進行合理解釋?，F(xiàn)象：鋅片逐漸溶解，表面產(chǎn)生氣泡；銅片上無明顯現(xiàn)象。

反應：Zn+2H+=Zn2++H2↑2e-實驗探究稀H2SO4ZnCu將上述裝置按下圖改動后再實驗，有何現(xiàn)象？現(xiàn)象：鋅片逐漸溶解，銅片上有氣泡產(chǎn)生？問題1:銅棒表面的氣泡是什么物質?它是溶液的什么離子形成的?2.該離子形成氣體過程中,是需要得到電子還是失去電子?發(fā)生什么反應?3.銅棒的表面的電子是哪兒來的呢?疑問:已知電子在導體中定向移動,可以形成電流.那么利用怎樣的方法可以證明上述實驗中有電子移動或電流產(chǎn)生?實驗驗證ZnCu稀H2SO4A現(xiàn)象：電流表指針發(fā)生偏轉在Zn和Cu之間用導線連接一電流表，進行實驗并觀察現(xiàn)象。結論：導線中有電流流過，H+得到的電子是Zn提供的相同點：實質相同:Zn+2H+=Zn2++H2↑不同點：裝置②中有電流產(chǎn)生實驗小結稀H2SO4ZnCuZnCu稀H2SO4A②①

這種將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池1、原電池負極（Zn）：電子流出的一極正極（Cu）：電子流入的一極工作原理是什么？銅片上有大量氣泡鋅片不斷溶解無氣泡AZnCuSO42－H+H+正極負極原電池思考與交流1、你能描述電子的流動方向嗎？電子從哪里來？到哪里去了？2、電子流過稀硫酸溶液了嗎？在溶液中電荷是怎樣傳遞從而形成電流的？３、你能用化學用語表示出鋅片和銅片上所發(fā)生的變化嗎？⑴、電極反應：鋅片(負極)：銅片(正極)：Zn-2e-=

Zn2+

2H++2e-=H2↑⑵、電池反應：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑Zn+2H+=Zn2++H2↑AZnCuSO42－H+H+正極負極2、原電池工作原理：⑶、電子流動方向：e-e-e-(4)、離子移動方向：（氧化反應）（還原反應）(5)、電流流向：原電池反應的本質是氧化還原反應原電池的工作原理注意三個流向注意兩個反應電子：離子：電流：負極：失電子的氧化反應正極：得電子的還原反應（負極材料本身失電子發(fā)生氧化反應）（正極材料本身不參與反應，一般是電解質溶液中的陽離子）負極→導線→正極（外電路）陽離子→正極；陰離子→負極（內電路）正極→導線→負極→電解質溶液→正極注意：1、負極反應物失去電子總數(shù)===正極反應物得電子總數(shù)

==外電路中通過的電子總數(shù)2、正極反應式+負極反應式===電池的總反應式電極反應正確書寫方法：負極：還原劑－ｎｅ－＝氧化產(chǎn)物正極：氧化劑＋ｎｅ－＝還原產(chǎn)物【討論】電極反應方程式的書寫根據(jù)你對原電池原理的理解，結合課本P41所提供的實驗器材，請你設計一套原電池裝置，并檢驗是否可行？通過動手實驗，你認為怎樣才能構成原電池，需要哪些基本的條件？實驗探究實驗探究一:原電池的電極材料結論一：負極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等導體或金屬氧化物實驗探究：形成原電池的條件（可以）（可以）（不可以）形成條件一：要有兩個活潑性不同的電極較活潑的金屬作負極較不活潑的金屬或非金屬導體作正極（可以）（不可以）形成條件二：電極需插入電解質溶液中實驗探究：形成原電池的條件負極能與電解質溶液自發(fā)的進行氧化還原反應實驗探究：形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路（可以）（不可以）兩極用導線相連或直接接觸插入同一電解質溶液中3.原電池的構成條件

1、有活潑性不同的兩個電極2、兩極要插入電解質溶液4、有自發(fā)進行的氧化還原反應發(fā)生。電極材料:①較活潑金屬與較不活潑金屬。如Cu—Zn原電池②金屬與非金屬導體。如Zn—C干電池。③金屬與金屬氧化物。

3、形成閉合回路（用導線連接或兩電極彼此接觸）兩極一液自發(fā)成回路ZnCuZnCuABCDEF√1、下列哪些裝置能構成原電池？√G√水果思考:2、下圖4個裝置中，不屬于原電池的是（）

AC3.判斷下列哪些裝置構成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應式。①②③(×)(×)(√)2H++2e-＝H2↑負極：總反應：正極：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑⑤④(√)(√)負極：正極：總反應：正極：負極：總反應：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++Cu或Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4小結化學能與電能間接：直接：化學能燃燒熱能蒸汽機械能發(fā)動機電能裝置原電池1.構成原電池的條件是什么？3.原電池的工作原理是什么？什么是原電池？4.2.將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置原電池的正負極和電子流向如何判斷？化學能與電能間接：直接：化學能燃燒熱能蒸汽機械能發(fā)動機電能裝置原電池概念構成條件工作原理知識回顧1、原電池的工作原理注意三個流向注意兩個反應電子：離子：電流：負極：失電子，發(fā)生氧化反應正極：得電子，發(fā)生還原反應（負極材料本身失電子）（一般是電解質溶液中的陽離子得電子）負極到正極（外電路）陽離子移到正極；陰離子移到負極（內電路）原電池反應的本質是氧化還原反應由正極到負極2、原電池的形成條件前提條件：有自發(fā)進行的氧化還原反應發(fā)生。兩極一液自發(fā)成回路1.下列裝置中能組成原電池形成電流的是()回顧一：CAZnCuH2SO4CuZnA酒精ABZnH2SO4ACuH2SO4CDACuCuH2SO4原電池的判斷2.某金屬能跟稀鹽酸作用放出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時，鋅為負極，此金屬是()A.MgB.FeC.AlD.Cu原電池的工作原理B3.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質溶液中氫離子的濃度()A.保持不變B先變大后變小C.逐漸變小D.逐漸變大C回顧二回顧三4.一個電池反應的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,該反應的原電池正確組合是

()C原電池構成條件ABCD正極ZnCuCuFe負極CuZnZnZn電解質溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl正極：負極：總反應：Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++Cu或Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4

第二節(jié)化學能與電能

（第二課時）學習目標：

1、掌握原電池的正負極和電子流向判斷。2、正確書寫常見電池的電極反應。3、能設計簡單的原電池。重點：原電池的正負極的判斷。書寫電極反應。請結合原電池的工作原理和

構成條件，分析討論原電池的正負

極判斷有哪些方法？開動腦筋①根據(jù)電極材料判斷練習：判斷下列原電池的正負極.CuAl稀硫酸ZnFeA稀硫酸CZnAlMgANaOH溶液A濃硝酸A負極:

較活潑的金屬正極:

較不活潑的金屬或非金屬導體-+-+-+-+一、原電池的正、負極的判斷方法③根據(jù)電子或電流流動方向判斷（外電路）：電子從負極流出

沿導線

流入正極電流從正極流出

沿導線

流入負極ee④根據(jù)離子的定向移動方向（內電路）陽離子向正極移動陰離子向負極移動②根據(jù)電極反應判斷失電子的反應→氧化反應→負極得電子的反應→還原反應→正極⑥根據(jù)現(xiàn)象判斷電極不斷溶解：負極有氣泡冒出、有固體析出：正極⑤根據(jù)離子方程式判斷Fe+2H+=Fe2++H2↑（負極）（正極）練習、某原電池的離子反應是：

Zn+Cu2+＝Zn2++Cu

該電池的正確組成是（）A、Cu為正極，Zn為負極，HCl為電解質溶液B、Zn為正極，Cu為負極，CuSO4為電解質溶液C、Cu為正極，Zn為負極，CuSO4為電解質溶液D、Cu為正極，Zn為負極，ZnCl2為電解質溶液寫出電極反應方程式：C1、銀鋅電池是廣泛用作各種電子儀器的電源，它的反應可表示為：Ag2O+Zn+H2O＝

2Ag+2Zn(OH)2請判斷此電池中，負極上發(fā)生反應的物質是

（）A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.ZnD隨堂練習2、如圖裝置，電流表G發(fā)生偏轉，同時A極逐漸變粗，B極逐漸變細，C為電解質溶液，則A、B、C應是下列各組中的哪一組（

）A、A是鋅，B是銅，C為稀H2SO4

B、A是銅，B是鋅，C為稀硫酸C、A是鐵，B是銀，C為AgNO3溶液D、A是Ag，B是鐵，C為AgNO3溶液G

CABD隨堂練習3、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是（）.

DA.鐵圈和銀圈左右搖擺不定；B.保持平衡狀態(tài)；C.鐵圈向下傾斜；D.銀圈向下傾斜；隨堂練習5、原電池電極反應的書寫1、標明正、負極，負極：負極材料－ｎｅ－＝氧化產(chǎn)物正極：溶液中陽離子+ｎｅ－＝還原產(chǎn)物

注意：兩極同時寫出須使得失電子守恒。

①電極反應用“=”連接，不能用“→”。

②電極反應中若有氣體生成，需用“↑”，

③若有固體析出，一般不用“↓”。2、要遵守質量、電荷守恒規(guī)律。3、正極反應式+負極反應式==電池的總反應式5、請判斷下列原電池的正負極情況和電流方向，并寫出電極反應式和總反應式硫酸銅溶液ZnFeACuCA硝酸銀溶液-+-+隨堂練習思考什么類型的化學反應可設計成原電池？理論上講，常溫下可自發(fā)進行的氧化還原反應都能設計成原電池。牛刀小試：試將下列氧化還原反應設計成一個原電池Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag6.設計原電池練習：1、試將下列氧化還原反應設計成一個原電池氧化還原反應：Fe＋Cu2＋

=Fe2＋

+CuCAFe硫酸銅溶液鐵棒石墨棒或銅棒等其他

硫酸銅溶液2、將反應2Fe3++Fe=3Fe2+設計成原電池電極材料：負極：正極：電解質溶液：水果電池小結化學能與電能1、原電池：將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置2、構成原電池的條件：兩極一液自發(fā)成回路3、原電池的工作原理4、原電池的正負極和電子流向如何判斷？5、正確書寫電極反應式6、能設計簡單的原電池作業(yè)：請根據(jù)反應Zn+2AgNO3

＝2Ag+Zn(NO3)2設計原電池

要求：1、畫出裝置圖，注明電極材料、電解質溶液與正負極。2、寫出電極反應式和總反應式。練習：《鞏固提升》P121—11題第二節(jié)化學能與電能（第三課時）學習目標：

1、了解生活中幾種常見的化學電源。

2、感悟研制新型電池的重要性以及化學電源可能會引起的環(huán)境問題，形成較為客觀、正確的能源觀，提高開發(fā)高能清潔燃料的意識。會寫常見電池的電極反應。重點：幾種常見化學電源的工作原理。難點：從電子轉移角度理解化學能向電能轉化的本質和利用價值。二、發(fā)展中的化學電源干電池堿性電池蓄電池鋰離子電池燃料電池1、干電池負極（鋅筒）：Zn—2e-==Zn2+正極（碳棒）：2NH4++2e-==2NH3↑+H2↑Zn+2NH4+==Zn2++2NH3↑+H2↑電池總反應式：特點：a：一次性電池，不可逆b：用KOH代替NH4Cl能提高性能，延長壽命電解質：糊狀NH4Cl（NH4Cl顯酸性，會腐蝕鋅筒）2.充電電池(又稱二次電池)化學能電能放電充電充電電池是兩極都參加反應的電池。它們的負極是較活潑的金屬，正極一般是金屬氧化物。

充電電池又稱二次電池，它在放電時所進行的氧化還原反應，在充電時又逆向進行，使生成物恢復原狀，如此充放電可循環(huán)進行，至一定周期后終止。負極:Pb+SO42--2e-==PbSO4

Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O正極:PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O電池總反應式：（1）鉛蓄電池（2）鎳－鎘堿性蓄電池負極：Cd正極：NiO(OH)電解質：KOHCd是致癌物質，廢棄鎳鎘電池如不回收會污染環(huán)境（3）新一代可充電的綠色電池——鋰離子電池特點：高能電池，電壓高，質量輕，貯存時間長等。用途：電腦、手表、心臟起搏器等。鎳鎘堿性蓄電池鋰電池1、常用的電池是鋰電池（鋰是一種堿金屬，其相對原子質量為７），由于它的比容量（單位質量電極材料所能轉換的電量）特別大而廣泛用于心臟起搏器，一般使用時間可長達十年．電池總反應可表示為：Ｌｉ＋ＭｎＯ２＝ＬｉＭｎＯ２．試回答：①鋰電池比容量特別大的原因是：②鋰電池中的電解質溶液需用非水溶劑配制，為什么這種電池不能使用電解質的水溶液？請用化學方程式表示其原因：鋰的摩爾質量小，單位質量的金屬中鋰提供的電子多．２Ｌｉ＋Ｈ２Ｏ＝＝２ＬｉＯＨ＋Ｈ２↑2、銀鋅電池廣泛用作電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表為，在此電池放電時，負極上發(fā)生反應的物質是（）

A、AgB、Zn（OH）2

C、Ag2OD、Zn2Ag+Zn（OH）2Ag2O+Zn+H2O充電放電D3燃料電池

氫氧燃料電池是以H2為燃料，產(chǎn)物為H2O的一種高效低污染的新型電池，主要用于航天領域。它的電極材料一般為鉑電極和活性炭電極（兩極均不參加反應），而是由外設備提供燃料和氧化劑，反應時H2從負極進入，O2從正極進入，電解質溶液一般為40%的KOH溶液或稀硫酸溶液。工作原理：將燃料和氧化劑（O2）反應，放出化學能直接轉化為電能。2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-

2H2+O2=2H2O

(1)當電解質溶液為KOH溶液時負極：正極：放電總反應式：負極：正極：放電總反應式：（2）當電解質溶液為稀H2SO42H2-4e-=4H+

O2+4H++4e-=2H2O2H2+O2=2H2O3、氫氧燃料電池已用于航天飛機。以30%KOH溶液為電解質溶液的這種電池在使用時的電極反應如下：2H2+4OH-

_4e-==4H2OO2+2H2O+4e-==4OH-據(jù)此判斷，下列說法中錯誤的是A、H2在負極發(fā)生氧化反應B、供電時的總反應為：2H2+O2==2H2OC、產(chǎn)物為無污染的水，故電解質PH值不變D、燃料電池的能量轉化率可達100%CD隨堂練習4、下列說法正確的是A、充電是使放電時的氧化還原反應逆向進行B、充電電池中鉛蓄電池的正極材料是PbO2，所用電解質是稀硫酸C、燃料電池是將電能轉化為燃料的化學能的裝置D、燃料電池作為新型電池，能量轉化率可達到100%E、鋰電池必須采用無水電解質或固體電解質隨堂練習化學電源在給人類帶來便利的同時，又給人類帶來了怎樣的負面影響呢？

廢舊電池中含有多種重金屬、酸和堿，會對地下水、土壤產(chǎn)生污染，對生態(tài)環(huán)境和公眾身體健康有很大的危害。1、回收廢棄電池；2、開發(fā)新型高效的綠色電池。如何減小電池使用帶來的負面影響？思考與交流復習、1.原電池的原理從化學反應看，原電池的原理是_______反應中的還原劑＿＿＿電子經(jīng)過導線傳遞給氧化劑，使＿＿＿和＿＿＿＿分別在兩個電極上進行

較活潑的電極，是原電池的＿＿＿，它＿電子，發(fā)生＿＿＿反應

較不活潑的電極，是原電池的＿＿，它＿電子，發(fā)生＿＿＿反應氧化還原失去氧化反應負極失去氧化正極得到還原還原反應2、構成原電池的條件注意:沒有氧化還原反應,就不可能有原電池,換句話說,任何氧化還原反應,都可以設計成原電池注意:能與水劇烈反應的金屬不能作電極,如鈉等.構成條件①有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬導體）作電極②有電解質溶液；③電極間構成閉合電路；④能自發(fā)進行的氧化還原反應即：兩極一液一連線1.下列裝置中能組成原電池形成電流的是()CAZnCuH2SO4CuZnA酒精ABZnH2SO4ACuH2SO4CDACuCuH2SO42.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時，鋅為負極，此金屬是(

)

A.Mg

B.Fe

C.Al

D.CuB3.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質溶液的PH(

)

A.不變

B.先變大后變小

C.逐漸變大D.逐漸變小C5.把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為()A．a(chǎn)>b>c>dB．a(chǎn)>c>d>bC．c>a>b.>dD．b>d>c>aB6.一個電池反應的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,該反應的的原電池正確組合是（）CABCD正極ZnCuCuFe負極CuZnZnZn電解質溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl練習⒈判斷下列哪些裝置構成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應式和所得現(xiàn)象。正極：負極：總反應：Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++Cu或Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4負極：正極：總反應：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu3、下列各組物質中均含有兩種固體材料和一種溶液,當兩種固體材料插入該組相應的溶液中形成閉合回路時,能構成原電池的是()

A、C、NaOH溶液、C

B、Zn、HCl溶液、C

C、Zn、CuSO4溶液、Cu

D、Cu、乙醇溶液、C4、為加快制取氫氣的速率,最好的方法是(