_化学能与电能

,化学能与电能,1.初步了解原电池的概念、原理、组成及应用。2.通过实验探究从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质及原电池的构成条件。,学习目标：,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。,估计在2050年火电仍居首位,1.火力发电的原理分析。,1.火力发电的原理分析。,电能,机械能,热能,2.火力发电的化学深层本质分析,火力发电,2.火力发电的化学深层本质分析,火力发电,将化学能经一系列能量转化为电能,过程,2.火力发电的化学深层本质分析,燃烧,火力发电,将化学能经一系列能量转化为电能,过程,关键,2.火力发电的化学深层本质分析,燃烧,氧化还原反应,火力发电,将化学能经一系列能量转化为电能,过程,关键,本质,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,过程,关键,本质,本质,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：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？,思考：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？,a.改进火力发电,思考：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？,a.改进火力发电,b.研究新的发电方式,思考：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？,a.改进火力发电,b.研究新的发电方式,方式之一就是尝试将化学能直接转化为电能。就像电池。其好处就是减少中间环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。,能否直接转化为,电能？,1.电流是怎样形成的？,能否直接转化为,电能？,1.电流是怎样形成的？,能否直接转化为,2.氧化还原反应的实质是有电子的转移，为何氧化剂与还原剂直接反应时没有电流形成？根据电流形成的原理，你能否设计出将氧化还原反应过程的电子转移形成电流的方案？,电能？,1.电流是怎样形成的？,提示：怎样才能使氧化还原反应中的电子转移定向移动？,能否直接转化为,2.氧化还原反应的实质是有电子的转移，为何氧化剂与还原剂直接反应时没有电流形成？根据电流形成的原理，你能否设计出将氧化还原反应过程的电子转移形成电流的方案？,电能？,实验2-4原电池原理探究,3.Zn片和Cu片接触插入稀H2SO4(不接电流表),实验2-4原电池原理探究,Cu片上有何现象?推测原因.,3.Zn片和Cu片接触插入稀H2SO4(不接电流表),4.Zn片和Cu片用导线连接(中间接电流表)插入稀H2SO4(偏向?),电流表指针有何变化?说明了什么?,实验2-4原电池原理探究,Cu片上有何现象?推测原因.,3.Zn片和Cu片接触插入稀H2SO4(不接电流表),4.Zn片和Cu片用导线连接(中间接电流表)插入稀H2SO4(偏向?),电流表指针有何变化?说明了什么?,微观解释,实验2-4原电池原理探究,Cu片上有何现象?推测原因.,“负极出电子，电子回正极”,原电池,“负极出电子，电子回正极”,原电池,“负极出电子，电子回正极”,必发生失电子的氧化反应,原电池,“负极出电子，电子回正极”,必发生失电子的氧化反应,必发生得电子的还原反应,原电池,“负极出电子，电子回正极”,必发生失电子的氧化反应,必发生得电子的还原反应,3.活泼金属发生氧化反应向外线路提供电子原电池的负极；不活泼金属(或石墨)发生还原反应接受外线路提供的电子原电池的正极。,Zn片溶解,有气体产生,Zn片溶解,失,有气体产生,Zn片溶解,失,得,有气体产生,Zn片溶解,失,得,Zn2e-Zn2+,有气体产生,Zn片溶解,失,得,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,有气体产生,Zn片溶解,失,得,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,负极,有气体产生,Zn片溶解,失,得,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,负极,正极,有气体产生,Zn片溶解,失,得,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,负极,正极,Zn+2H+Zn2+H2,有气体产生,Zn片溶解,第一组实验,实验探究形成原电池的条件,（可以）,第一组实验,实验探究形成原电池的条件,（可以）,（可以）,第一组实验,实验探究形成原电池的条件,（可以）,（可以）,（可以）,第一组实验,实验探究形成原电池的条件,（可以）,（可以）,（可以）,（不可以）,第一组实验,实验探究形成原电池的条件,（可以）,（可以）,（可以）,（不可以）,形成条件一：活泼性不同的两个电极,第一组实验,实验探究形成原电池的条件,（可以）,（可以）,（可以）,（不可以）,形成条件一：活泼性不同的两个电极,负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等,第一组实验,实验探究形成原电池的条件,实验探究形成原电池的条件,第二组实验,（可以）,实验探究形成原电池的条件,第二组实验,（可以）,（不可以）,实验探究形成原电池的条件,第二组实验,（可以）,（不可以）,形成条件二：自发的氧化还原反应;电极需插进电解质溶液中,实验探究形成原电池的条件,第二组实验,第三组实验,实验探究形成原电池的条件,第三组实验,实验探究形成原电池的条件,（不可以）,第三组实验,实验探究形成原电池的条件,形成条件三：必须形成闭合回路,（不可以）,二、原电池的形成条件,二、原电池的形成条件,1.两个电极(活泼性不同)；,二、原电池的形成条件,1.两个电极(活泼性不同)；,负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等,二、原电池的形成条件,1.两个电极(活泼性不同)；,负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等,2.电极需插进电解质溶液中,二、原电池的形成条件,1.两个电极(活泼性不同)；,负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等,2.电极需插进电解质溶液中,3.必须形成闭合回路,二、原电池的形成条件,4.自发的氧化还原反应,1.两个电极(活泼性不同)；,负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等,2.电极需插进电解质溶液中,3.必须形成闭合回路,1.下列装置中能组成原电池形成电流的是,H2SO4,Cu,Zn,酒精,A,Zn,H2SO4,Cu,H2SO4,C,Cu,Cu,H2SO4,习题一,B,A,A,Zn,Cu,A,A,D,1.下列装置中能组成原电池形成电流的是,C,H2SO4,Cu,Zn,酒精,A,Zn,H2SO4,Cu,H2SO4,C,Cu,Cu,H2SO4,习题一,B,A,A,Zn,Cu,A,A,D,ZnZn与稀硫酸进行实验.Zn石墨与稀硫酸进行实验.FeZn与稀硫酸进行实验.CuZn与乙醇进行实验.CuZn与一个西红柿(或一个苹果)进行实验.CuZn与两个西红柿进行实验.CuZn与橙汁进行实验.,巩固练习,病例分析,病例分析,病例分析,你能为她开一个药方吗？,你能为她开一个药方吗？,1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,(),1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,(),(),1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,(),(),(),1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,(),(),(),负极：,1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,(),(),(),负极：,Zn2e-Zn2+,1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,(),(),(),负极：,正极：,Zn2e-Zn2+,1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,(),(),(),2H+2e-H2,负极：,正极：,Zn2e-Zn2+,1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,(),(),(),2H+2e-H2,负极：,总反应：,正极：,Zn2e-Zn2+,1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,(),(),(),2H+2e-H2,负极：,总反应：,正极：,Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,(),(),负极：,(),负极：,Zn2e-Zn2+,(),负极：,正极：,Zn2e-Zn2+,(),负极：,正极：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,(),负极：,正极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,(),负极：,正极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+Zn2+H2,(),(),负极：,正极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+Zn2+H2,(),(),负极：,正极：,总反应：,负极：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+Zn2+H2,(),(),负极：,正极：,总反应：,负极：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+Zn2+H2,Fe2e-Fe2+,(),(),负极：,正极：,总反应：,正极：,负极：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+Zn2+H2,Fe2e-Fe2+,(),(),负极：,正极：,总反应：,正极：,负极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+Zn2+H2,Fe2e-Fe2+,Cu2+2e-Cu,(),(),负极：,正极：,总反应：,正极：,负极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+Zn2+H2,Fe2e-Fe2+,Cu2+2e-Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,(),(),负极：,正极：,总反应：,正极：,负极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+Zn2+H2,Fe2e-Fe2+,Cu2+2e-Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,Fe+CuSO4Cu+FeSO4,2.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式是LiMnO2LiMnO2。下列说法正确的是()A.Li是负极，电极反应为Lie-Li+B.Li是正极，电极反应为Lie-Li-C.MnO2是负极，电极反应为MnO2e-MnO2-D.锂电池是一种环保型电池,书写电极反应式，注意几点：（1）电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应式的一切规则；（2）负极失电子所得氧化产物、正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关；(3)两极电极反应式中的电子得失数目（一般）保持相等。（4）两极反应相加得到总反应，总反应减去负极反应得到正极反应、总反应减去正极反应得到负极反应。,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.,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.,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.,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.,Fe,Fe+2H+=Fe2+H2,2H+2e-=H2,Ag,Fe2e-=Fe2+,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.,Fe,Fe+2H+=Fe2+H2,2H+2e-=H2,Ag,Fe2e-=Fe2+,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.,Fe,Fe+2H+=Fe2+H2,2H+2e-=H2,Ag,Fe2e-=Fe2+,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.,Zn,Fe,Fe+2H+=Fe2+H2,2H+2e-=H2,Ag,Fe2e-=Fe2+,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,Cu2+2e-=Cu,Cu,Zn2e-=Zn2+,原电池原理的应用,原电池原理的应用,制作化学电源加快反应速率：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。判断金属活动性的强弱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,请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。,拓展：,请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。,拓展：,硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液,请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。,拓展：,铁,硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液,请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。,拓展：,铁,铜、石墨或比铁,硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液,不活泼的其他金属,请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。,拓展：,Fe2e-=Fe2+,铁,铜、石墨或比铁,硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液,不活泼的其他金属,Cu2+2e-=Cu,练习,1.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：(B)AabcdBacdbCcabdDbdca,练习,1.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