(三)化学能转化为电能.pptVIP

第三单元 化学能与电能的转化,学案1 化学能转化为电能,目标大浏览,知识与技能目标 1.认识化学能可以转化为电能，初步认识原电池反应的原理。 2.了解常见化学电源及其应用。 过程与方法目标 通过实验探究原电池原理，培养学生的观察能力，思维能力。 情感、态度与价值观 利用伏打电池发明的事例，激发学生学习和发明的欲望。,要点大思考,1.原电池构成条件： （1）_； （2）_； （3）_。 2.在Zn和Cu浸入H2SO4电解质溶液中，用导线连接后，正极材料是_；正极电极反应式为_；负极材料是_；负极电极反应式是_；原电池工作时总化学方程式为_，离子方程式为_。随着时间的推移，溶液的pH逐渐_，溶液总质量_。 3.氢氧燃料电池（碱性介质） 负极（_）反应为_。 正极（_）反应为_。 总反应式：_。 4.甲醇空气燃料电池 负极（_）反应为_。 正极（_）反应为_。 总反应式：_。,活性不同电极,电解质溶液,形成闭合回路,Cu,2H+2e-H2,Zn,Zn-2e-Zn2+,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,Zn+2H+=Zn2+H2,增大,增大,H2,H2-2e-+2OH-2H2O,O2,O2+4e-+2H2O4OH-,2H2+O2=2H2O,CH3OH,CH3OH-6e-+8OH-CO32-+6H2O,O2,O2+4e-+2H2O4OH-,CH3OH+3/2O2+2OH-CO32-+3H2O,学点大清仓,交流研讨,学点1 原电池,问题1：火力发电有什么利弊？,火力发电优点：我国煤炭资源丰富，廉价方便。 火力发电缺点：（1）排出大量的温室效应气体；（2）有废气可能导致酸雨；（3）废料；（4）废水；（5）能量转换效率低。,1791年意大利物理学家亚历山德罗伏打（Alessandro Volta,17451827）得知伽伐尼的“动物电”这一发现，引起了他的极大兴趣，做了一系列实验，甚至还在自己身上做实验。通过研究，伏打认为蛙腿只是起了显示电流通过的作用，所谓特殊的“动物电”是不存在的。伽伐尼实验中连接起来的是两种不同的金属和含有液体的青蛙肌肉。伏打用几只碗盛了盐水，把几对黄铜和锌做成的电极连接起来，就有电流产生。1800年3月20日，伏打宣布了这个重要的发现，这就是著名的“伏打电池”。电池在各个领域有广泛的用途，电话、手表、电脑、电动车、汽车、火箭等无处不存在电池。,问题2：你知道伏打电池吗？,1.在容器内加入约2/3容积的稀硫酸，请按下列要求实验并记录实验现象，完成 下述表格。,实验1将一块铜片和一块锌片分别插入盛有稀硫酸的烧杯中。 实验2将一块铜片和一块锌片同时插入盛有稀硫酸的烧杯中。（铜片和锌片不要接触） 实验3用导线把锌片和铜片连接起来，插入盛有稀硫酸的烧杯中。 实验4在锌片和铜片的导线中间连接一个灵敏电流计，插入盛有稀硫酸的烧杯中。,2.结论和现象,问题3：由问题2的实验现象思考下列问题： （1）实验1或2（锌片和铜片分别插入稀硫酸中） 与实验步骤3（用导线把锌片和铜片连接起来插 入盛有稀硫酸的容器中）发生的现象有什么不同？ （2）为什么当锌片与铜片连接后插入稀硫酸中， 在铜片上有气泡产生？锌片、铜片上可能各发生 了什么反应？ （3）灵敏电流计显示有电流通过，电流是如何 产生的？,以上实验我们可以看出实验3、4将化学能转化成了电能，电流表中有电流通过。 实验1只是说明了铜片和锌片是活性不同的，实验2说明了没有形成回路也不可 能产生电流，而实验3将两个活性不同的金属浸在电解质溶液中形成回路就可以 形成电流。,在原电池装置中，活性大的做负极，失去电子经外电路传到正极，负极发生氧 化反应，电解质溶液中的阳离子在正极就可以得到电子，这样就发生了一个氧 化还原反应，有持续的电流通过。,问题4：电流是如何形成的呢？,归纳总结,1.原电池定义：_。,把化学能转变为电能的装置,2.锌铜原电池结构及原理 （1）结构,Zn-2e-Zn2+,2H+2e-H2,氧化反应,还原反应,负极,正极,Zn+2H+=Zn2+H2,（2）原理 在负极（Zn板）上，锌失去电子形成锌离子（Zn2+）进入溶液，电子经锌电极流向导线。流出锌电极的电子经导线通过电流表流入铜电极。在正极（Cu板）上，流入铜电极的电子使氢离子（H+）还原成氢气。铜电极附近溶液中氢离子减少，硫酸根离子向锌电极附近移动，锌电极附近溶液中增加的锌离子向铜电极附近移动，使电极和溶液形成电流的回路。,3.原电池形成的条件,C,Cu,Zn,Fe,由上表可以得到：通常情况下：两种活泼性不同的金属(或一种金属和另一种非 金属导体)构成电极；电解质溶液；电极用导线相联构成闭合回路；要有能 自发进行的氧化还原反应。,4.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：电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。 （3）原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。 （4）溶液中阳离子向正极方向移动。,学点2 化学电源,交流研讨,问题5：你对化学电源知多少？,化学电源又称电池，是一种能将化学能直接转变成电能的装置，它在国民经济、科学技术、军事和日常生活方面均获得广泛应用。 化学电池使用面广，品种繁多，按照其使用性质可分为：干电池、蓄电池、燃料电池。按电池中电解质性质分为：碱性电池、酸性电池、中性电池。 现在较为流行的分类方式，是按电池工作性质及贮存方式将电池分为一次电池、二次电池、贮备电池和燃料电池四大类。 一次电池，又称“原电池”。即电池放电后不能用充电方法使它复原的一类电池。换句话说，这种电池只能使用一次，如常用的锌锰电池（锌、二氧化锰为两极活性物质、氯化铵溶液作电解液，工作电压1.5 V）、锌汞电池（锌、氧化汞为两极活性物质，35%40%氢氧化钾溶液作电解液，工作电压1.35 V）、锌银电池（锌、氧化银为两极活性物质，氢氧化钾溶液作电解液，工作电压1.5 V）等。,二次电池，又称“蓄电池”。即电池放电后，可用充电方法使活性物质复原而再次使用，这种电池能循环使用多次。该电池实际上是将电能变为化学能储存起来（充电过程），工作时再将化学能转变为电能（放电过程）。如铅酸蓄电池（铅、氧化铅为两极活性物质，硫酸作电解液，工作电压2.0 V，循环寿命约300次）、镉镍电池（镉、氧化镍为两极活性物质，氢氧化钾溶液作电解液，工作电压1.20 V，循环寿命20004000次）等。 贮备电池，又称“激活电池”。这类电池为了达到长期贮存，又不致因放置过程中自放电使电池失效的目的，采取使两极活性物质在平时和电解液完全不接触，只是到使用时，注入电解液使电池激活。如镁银电池（镁、氧化银为两极活性物质，氯化镁为电解液）、铅高氯酸电池（铅、氧化铅为两极活性物质，高氯酸作电解液）等。 燃料电池，又称“连续电池”。这类电池，只要将活性物质（即燃料）连续注入电池，电池便能一直工作。这类电池本身只是一种能量转换的装置，需要电能时将反应物从外部送入电池即可。如氢氧燃料电池，甲醇空气电池等。,常用化学电源电极反应总结,题型一 原电池工作原理 【例1】判断下列装置，哪些能形成原电池？,【答案】 【解析】只要活性不同电极浸在电解质溶液中形成闭合回路就构成原电池。中电极活性相同，不能构成原电池。,1.如下图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶（离子在琼胶内可以移动），下列叙述正确的是 （ ）,A.a中铁钉附近呈现红色 B.b中铁钉上发生还原反应 C.a中铜丝发生氧化反应 D.b中铝条附近有气泡产生,B,【解析】 a、b均能形成原电池，其中a中Fe作负极：Fe-2e-Fe2+，发生氧化反 应，Cu作正极：2H+2e-H2，发生还原反应，铜丝附近呈现红色；B中Al作 负极：Al-3e-Al3+，发生氧化反应，而Fe作正极：2H+2e-H2，发生还原 反应。,题型二 原电池装置、电极反应 【例2】一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2+Cu，该反应的原电池的组成正确的是 ( ),C,【解析】由离子反应方程式知，Zn作负极，另一正极活性比Zn弱即可，电解质溶 液含Cu2+，因此C项正确。,2.镍氢电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。 镍氢电池的总反应式是1/2H2+NiO（OH） Ni（OH）2。根据此反应式判断，下列叙述正确的是 ( ) A.电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 B.电池放电时，镍元素被氧化 C.电池充电时，氢元素被还原 D.电池放电时，H2是负极,C、D,【解析】 负极：1/2H2+OH-H2O+e-，正极：NiO（OH）+H2O+e-Ni（OH）2+ OH-。依照这两个电池的半反应对各选项进行判断。选项A从负极反应式可以