第二节 化学能与电能

1、Page 1意大利解剖学家伽伐尼意大利解剖学家伽伐尼 1786年有一天，伽伐尼年有一天，伽伐尼在实验室解剖青蛙，把剥了在实验室解剖青蛙，把剥了皮的皮的蛙腿蛙腿，用刀尖碰蛙腿上，用刀尖碰蛙腿上外露的神经时，蛙腿剧烈地外露的神经时，蛙腿剧烈地痉挛痉挛，同时出现，同时出现电火花电火花。 导入新课导入新课Page 2蛙腿蛙腿 经过反复实验，他认为痉挛起因于经过反复实验，他认为痉挛起因于动物体上本来就存在的电，他还把这种动物体上本来就存在的电，他还把这种电叫做电叫做“生物电生物电”。 伽伐尼的一个偶然发现，引出伏打伽伐尼的一个偶然发现，引出伏打电池的发明和电生理学的建立。电池的发明和电生理学的建立。Pa

2、ge 3 张奶奶自从镶了两颗假牙（一颗金牙、一颗张奶奶自从镶了两颗假牙（一颗金牙、一颗钢牙）后，经常头痛失眠，这是为什么？钢牙）后，经常头痛失眠，这是为什么？思考思考电流的作用电流的作用 蛙腿痉挛和镶假牙，这两种现象都是由电蛙腿痉挛和镶假牙，这两种现象都是由电流引起的，那么这里的电流是如何产生的？流引起的，那么这里的电流是如何产生的？Page 4 电能电能 化学能化学能一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能二、发展中的化学能源二、发展中的化学能源Page 5知识目标：知识目标： 能力目标：能力目标： 通过实验和科学探究形成原电池概念，初步通过实验和科学探究形成原电池概念，初步了解原电池的组成

3、，理解其工作原理。了解原电池的组成，理解其工作原理。 （1）分析火力发电的原理及利弊，建立）分析火力发电的原理及利弊，建立“将将化学能直接转化为电能化学能直接转化为电能”的新思路，通过对氧化的新思路，通过对氧化还原反应的本质的分析，提出实现新思路的各种还原反应的本质的分析，提出实现新思路的各种推测和猜想等，培养创新思维能力。推测和猜想等，培养创新思维能力。教学目标教学目标Page 6 （2）通过实验和科学探究，对比、归纳，）通过实验和科学探究，对比、归纳，培养学生科学探究精神和分析、归纳的能力。培养学生科学探究精神和分析、归纳的能力。科学探究和实验中的良好态度和合作学习。科学探究和实验中的良好

4、态度和合作学习。情感目标：情感目标： Page 7重点：重点： 初步认识原电池概念、反应原理、构成及应用。初步认识原电池概念、反应原理、构成及应用。认识化学能转化为电能对现代化的重大意义。认识化学能转化为电能对现代化的重大意义。 通过对原电池实验的探究，引导学生从电通过对原电池实验的探究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。子转移角度理解化学能向电能转化的本质。难点：难点：教学重难点教学重难点Page 8 如何将化学能直接转化为电能，进而提高资如何将化学能直接转化为电能，进而提高资源的利用率呢？源的利用率呢？思考思考一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能 火力发电中，火力发电中

5、，燃烧燃烧是化学能转变为电能的是化学能转变为电能的关键关键。燃烧作为氧化还原反应，本质是氧化剂与还原剂之燃烧作为氧化还原反应，本质是氧化剂与还原剂之间电子的转移。间电子的转移。 能不能使氧化还原反应中的电子转移在能不能使氧化还原反应中的电子转移在不同区不同区域域内进行，从而形成电流，将化学能直接转化为电内进行，从而形成电流，将化学能直接转化为电能呢？能呢？Page 9 将铜片和锌片分别插入稀硫酸溶液中，观察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。现象并解释原因。 稀稀H2SO4ZnCu现象：现象：解释：解释： Zn片上有气泡（片上有气泡（H2），）， Zn片逐渐被腐蚀；片逐渐被腐

6、蚀；Cu片无片无明显现象。明显现象。Zn + 2H+ = Zn2+ + H2Page 10 将铜片和锌片用导线连接插入稀硫酸溶液中，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。观察现象并解释原因。现象：现象：解释：解释：Zn片上有少量气泡片上有少量气泡（H2），）， Zn片逐渐片逐渐被腐蚀；被腐蚀；Cu片上有片上有气泡（气泡（H2）。）。？ 稀稀H2SO4ZnCuGPage 11 指针偏转，说明电路中有电流通过，说明指针偏转，说明电路中有电流通过，说明发生了电子定向移动。发生了电子定向移动。 Zn片失去的电子经导线转移到片失去的电子经导线转移到Cu片上，片上， Cu片片周围的周

7、围的H得电子。得电子。 把这种将化学能直接转变成电能的装置，称为把这种将化学能直接转变成电能的装置，称为原电池原电池，例如：例如：Cu-Zn原电池原电池。分析与讨论Zn2e = Zn2+2H+2e = H2 Page 12Cu-Zn原电池的正负极？原电池的正负极？Zn片（负极）：片（负极）：Cu片（正极）：片（正极）：Zn2e = Zn2+2H2e = H2 总反应：总反应： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2Page 13表示下列原电池的放电过程：表示下列原电池的放电过程： 稀稀H2SO4FeCu 稀稀HClZnCu12随堂练随堂练Page 14表示下列原电池的放电过程：表示下列原电池

8、的放电过程：稀稀H2SO4MgCCuSO4溶液溶液ZnC34Page 15化学能热能机械能电能火电站工作原理示意图火电站工作原理示意图Page 162006年年2007年年水电水电14.70%14.95%火电火电83.17%82.86%核电核电1.92%1.92%其他其他0.22%0.26%Page 17 1. 燃烧反应是否是氧化还原反应？氧化还原反应燃烧反应是否是氧化还原反应？氧化还原反应的本质又是什么？的本质又是什么？ 燃烧反应是氧化还原反应，氧化还原反应的本燃烧反应是氧化还原反应，氧化还原反应的本质是氧化剂与还原剂之间发生电子转移，引起化质是氧化剂与还原剂之间发生电子转移，引起化学键的重

9、新结合，伴随体系能量的变化。学键的重新结合，伴随体系能量的变化。知识拓展2.原电池的工作原理是什么？原电池的工作原理是什么？ 原电池的工作原理是将氧化、还原两反应分原电池的工作原理是将氧化、还原两反应分割在正负两极同时不同地进行，电子从负极定割在正负两极同时不同地进行，电子从负极定向流入正极，从而产生了道路电流。向流入正极，从而产生了道路电流。Page 183.构成原电池的条件是什么？构成原电池的条件是什么？（1）有活泼性，不同的两种金属或者一种金属与一种）有活泼性，不同的两种金属或者一种金属与一种非金属导体（如石墨）或者一种金属与一种氧化物等非金属导体（如石墨）或者一种金属与一种氧化物等作电

10、极，并用导线连接或直接接触。作电极，并用导线连接或直接接触。（2）两电极都插入电解质溶液（酸、碱、盐）中构）两电极都插入电解质溶液（酸、碱、盐）中构成闭合回路。成闭合回路。（3）在电极表面上发生有电子转移的化学反应，）在电极表面上发生有电子转移的化学反应，即氧化即氧化还原反应。还原反应。Page 19 正负两极上进出电子总数相等，椐此电子守正负两极上进出电子总数相等，椐此电子守恒原理可进行两极上物质变化的计算。恒原理可进行两极上物质变化的计算。 利用原电池原理利用原电池原理 可制作各种电池，如干电池、可制作各种电池，如干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢

11、氧燃料电池池。4.如何计算原电池物质量的变化？如何计算原电池物质量的变化？5.原电池原理还有哪些应用？原电池原理还有哪些应用？Page 20ZnCu-+稀硫酸ZnFeA稀硫酸CZnFeCA稀硫酸-+-+-+APage 21 有下列材料：有下列材料：Zn片（片（2片）、片）、Cu片（片（2片）、导线、片）、导线、水果水果 （西红柿、苹果等）、电流计，请设计一个装置（西红柿、苹果等）、电流计，请设计一个装置使电流计指针发生偏转，并画出设计草图。使电流计指针发生偏转，并画出设计草图。 Page 22Page 23二、发展中的化学电源二、发展中的化学电源锌锰电池：使用最早的化学电池，属于一锌锰电池：使

12、用最早的化学电池，属于一次性电池次性电池正极反应为正极反应为 其负极反应为其负极反应为Page 24Page 25Page 26Page 27 电化学研究对象电化学研究对象 电化学主要是研究电化学主要是研究电能和化学能之间的相互电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律转化及转化过程中有关规律的科学的科学知识拓展电化学的用途电化学的用途电解电解 精炼和冶炼有色金属和稀有金属；精炼和冶炼有色金属和稀有金属；电解法制备化工原料；电镀法保护和美化电解法制备化工原料；电镀法保护和美化金属；还有氧化着色等。金属；还有氧化着色等。电池电池 汽车、宇宙飞船、照明、通讯、汽车、宇宙飞船、照明、通讯、生化和

13、医学等方面都要用不同类型的化生化和医学等方面都要用不同类型的化学电源。学电源。电分析电分析 生物电化学生物电化学Page 28两类导体A.自由电子作定向移动而导电自由电子作定向移动而导电B.导电过程中导体本身不发生变化导电过程中导体本身不发生变化C.温度升高，电阻也升高温度升高，电阻也升高D.导电总量全部由电子承担导电总量全部由电子承担1. 第一类导体：第一类导体：又称电子导体，如金属、石墨等。又称电子导体，如金属、石墨等。A.正、负离子作反向移动而导电正、负离子作反向移动而导电B.导电过程中有化学反应发生导电过程中有化学反应发生C.温度升高，电阻下降温度升高，电阻下降D.导电总量分别由正、负

14、离子分担导电总量分别由正、负离子分担 第二类导体：第二类导体：又称离子导体，如电解质溶液、又称离子导体，如电解质溶液、 熔融电解质等。熔融电解质等。 固体电解质，如固体电解质，如 等等,也属于离子导体，但也属于离子导体，但它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以讨论电它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以讨论电解质水溶液为主。解质水溶液为主。2AgBrPbI、Page 29正极、负极电势电势低低的极称为的极称为负负极，电子从负极流向极，电子从负极流向正极。在原电池中负极是正极。在原电池中负极是阳极阳极；在电解；在电解池中负极是池中负极是阴极阴极。电势电势高高的极称为的极称为正正极，电流从

15、正极流向极，电流从正极流向负极。在原电池中正极是负极。在原电池中正极是阴极阴极；在电解；在电解池中正极是池中正极是阳极阳极。Page 30阴极、阳极发生发生还原作用还原作用的极称为的极称为阴极阴极，在原电池，在原电池中，阴极是正极；在电解池中，阴极是中，阴极是正极；在电解池中，阴极是负极。负极。发生发生氧化作用氧化作用的极称为的极称为阳极阳极，在原电池，在原电池中，阳极是负极；在电解池中，阳极是中，阳极是负极；在电解池中，阳极是正极正极。Page 31原电池(galvanic cell)Cu2+ + 2e- Cu(S)发生还原作用，是发生还原作用，是阴极阴极。电流。电流由由Cu极流向极流向Zn

16、极，极，Cu极电势极电势高，是高，是正极正极。Zn(S)Zn2+ + 2e-发生氧化作用，是发生氧化作用，是阳极阳极。电。电子由子由Zn极流向极流向Cu极，极，Zn极极电势低，是电势低，是负极负极。Page 32电解池(electrolytic cell)与外电源正极相接，是与外电源正极相接，是正极正极。发生氧化反应，是发生氧化反应，是阳极阳极。Cu(S) Cu2+ + 2e-与外电源负极相接，是与外电源负极相接，是负极负极。发生还原反应，是发生还原反应，是阴极阴极。Cu2+ + 2e-Cu(S)Page 331. 1. 做原电池的正极，即与较之活泼的金属镶做原电池的正极，即与较之活泼的金属镶

17、嵌在一起。嵌在一起。3. 3. 在铁的表面镀保护层。在铁的表面镀保护层。2. 2. 与电源的负极相连，即做电解池的阴极。与电源的负极相连，即做电解池的阴极。Page 341.我国煤炭资源丰富我国煤炭资源丰富,廉价方便廉价方便.2.电能清洁安全电能清洁安全,又快捷方便又快捷方便.1.排出大量的温室效应气体排出大量的温室效应气体.2.有废气可能导致酸雨有废气可能导致酸雨3.废料废料4.废水废水5.能量转换效率低能量转换效率低Page 35练习：练习：下列哪些装置可以形成原电池：下列哪些装置可以形成原电池：硫酸铜溶液硫酸铜溶液ZnCu(B)稀硫酸稀硫酸ZnCu(E)Zn硫酸铜溶液硫酸铜溶液Zn(A)

18、酒精酒精ZnC(C)稀硫酸稀硫酸稀硫酸稀硫酸CuZn(F)Page 361. 原电池：把化学能转化为电能的装置原电池：把化学能转化为电能的装置2. 原电池原理原电池原理原电池原电池负极（较活泼金属）负极（较活泼金属）正极（较不活泼金属或非金属导体）正极（较不活泼金属或非金属导体）3. 构成原电池的条件构成原电池的条件课堂小结课堂小结Page 37Page 38高考链接高考链接1.(09上海卷上海卷)下列叙述不正确的是（下列叙述不正确的是（ ）A.铁表面镀锌，铁作阳极铁表面镀锌，铁作阳极B.船底镶嵌锌块，锌做负极，以防船体被腐蚀船底镶嵌锌块，锌做负极，以防船体被腐蚀C.钢铁吸氧腐蚀的正极反应：钢

19、铁吸氧腐蚀的正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应：工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl2e-=Cl2APage 39解析：解析： 本题主要考查原电池及电解池的本题主要考查原电池及电解池的有关知识。有关知识。A项中，铁表面镀锌，并项中，铁表面镀锌，并不构成原电池。镀层被损后，则构成不构成原电池。镀层被损后，则构成原电池，活泼的锌作负极、铁作正极，原电池，活泼的锌作负极、铁作正极，故故A错。错。B、C、D项都正确。项都正确。Page 402.（09广东卷）出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有广东卷）出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表

20、面。下列说法正确的是（覆盖在其表面。下列说法正确的是（ ）A.锡青铜的熔点比纯铜高锡青铜的熔点比纯铜高B.在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用C.锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快D.生成生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程。化学反应过程。BCPage 41解析：解析： 合金的熔点比纯组分的金属熔点低，合金的熔点比纯组分的金属熔点低，故故A不正确。锡比铜活泼，锡可对铜起保不正确。锡比铜活泼，锡可对铜起保护作用。在潮湿的环境易发生电化学腐蚀

21、，护作用。在潮湿的环境易发生电化学腐蚀，故潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快。即故潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快。即B、C正确。电化学腐蚀过程也是一种化学正确。电化学腐蚀过程也是一种化学变化，故变化，故D不正确。不正确。 Page 423.（09浙江卷）市场上经常见到的标记为浙江卷）市场上经常见到的标记为Li-ion的电池的电池成为成为“锂离子电池锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传到传到Li+的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式

22、为：为：Li+2Li0.35NiO2 2Li0.85NiO2 ( )A.放电时，负极的电极反应式：放电时，负极的电极反应式：Li-e- = Li+B.充电时，充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应既发生氧化反应又发生还原反应C.该电池不能用水溶液作为电解质该电池不能用水溶液作为电解质D.放电过程中放电过程中Li+向负极移动向负极移动DPage 43解析：解析： 本题考查电化学知识，依据电池反本题考查电化学知识，依据电池反应式，放电过程中，锂为负极，失去电应式，放电过程中，锂为负极，失去电子发生氧化反应，子发生氧化反应，Li+向正极移动，向正极移动，A项正确，项正确，D项错误；

23、充电过程中，项错误；充电过程中，Li0.85NiO2转化为转化为Li和和Li0.35NiO2，元素，元素化合价发生升高及降低，故既发生氧化化合价发生升高及降低，故既发生氧化反应又发生还原反应，反应又发生还原反应，B正确；正确；Li属活属活泼金属，能与水反应，该电池不能用水泼金属，能与水反应，该电池不能用水溶液作为电解质，溶液作为电解质，C正确。正确。Page 441. 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：为电解液，电池总反应式为： Zn(s)

24、+2MnO2(s)+H2O( l )=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) 下列说法下列说法错误错误的是（的是（ ） A. 电池工作时，锌失去电子电池工作时，锌失去电子 B. 电池正极的电极反应式为：电池正极的电极反应式为： 2MnO2(s)+H2O(1)+2e- =Mn2O3(s)+2OH- (aq) C. 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D. 外电路中每通过外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上电子，锌的质量理论上 减小减小6.5g课堂练习课堂练习Page 452.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源银锌电池广泛用作各种电子仪器的电

25、源,它的充电和它的充电和放电过程可以表示为：放电过程可以表示为：在此电池在此电池放电时放电时,负极上发生反应的物质是负极上发生反应的物质是( ) A. AgB. Zn(OH)2C. Ag2OD. Zn充电充电放电放电2Ag + Zn(OH)2 Ag2O + Zn + H2OCPage 463.氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（ ）A.电池放电时，电池放电时，H2是负极是负极B

26、.电池放电时，氢元素被氧化电池放电时，氢元素被氧化C.电池充电时，镍元素被还原电池充电时，镍元素被还原 D.电池充电时，化学能转化为电能电池充电时，化学能转化为电能充电充电放电放电H2+NiO(OH)2 Ni(OH)2+H2OCPage 474.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，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，并写请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式出电极反应式.()()()2H+2e-H2负极：负极：总反应总反应：正极：正极：Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2Page 48()()负极负极：正极正极：总反应总反应：正极正极

27、：负极负极：总反应总反应：Zn2e-Zn2+2H+2e-H2Zn+2H+Zn2+H2Fe2e-Fe2+Cu2+2e-CuFe+Cu2+Fe2+CuFe+CuSO4Cu+FeSO4Page 49 ()()负极负极：正极正极：总反应总反应：Zn2e-Zn2+Cu2+2e-CuZn+Cu2+Zn2+Cu或或 Zn+CuSO4ZnSO4+CuPage 50()()负极负极：正极正极：总反应总反应：Fe2e-Fe2+2H+2e-H2Fe+2H+ Fe2+H2或或 Fe+H2SO4FeSO4+H2Page 515.如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其

28、悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是（溶液，片刻后可观察到的现象是（ ） D A. 铁圈和银圈左右摇摆不定；铁圈和银圈左右摇摆不定；B. 保持平衡状态；保持平衡状态；C. 铁圈向下倾斜；铁圈向下倾斜；D. 银圈向下倾斜；银圈向下倾斜；Page 52Page 53 7.把把 a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若两两相连组成原电池。若a、b相连时，相连时，a为负极；为负极；c、d相连时，电流由相连时，电流由d到到c；a、c相连时，相连时，c极

29、上产生大量极上产生大量气泡，气泡，b、d相连时，相连时，b上有大量气泡产生，则四种金上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为：属的活动性顺序由强到弱的为：( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a BPage 548.下列装置中能组成原电池形成电流的是下列装置中能组成原电池形成电流的是( )ZnCuH2SO4AZnCuCuSO4AZnCu酒精ZnH2SO4ACuH2SO4BPage 552. （1）B （2）C （3）D （4）BACD3. B 4. C 5. D6. 一次性干电池中的氧化还原反应是不可逆的，放完一次性干电池中的氧化还原反应是不可逆的，放完 电之后就不能再使用，而蓄电池中的氧化还原反