《化学能与电能》

1、1.了解化学能与电能的转化关系。了解化学能与电能的转化关系。2.初步了解化学电池的工作原理及应用。初步了解化学电池的工作原理及应用。3.了解研制新型电池的重要性。了解研制新型电池的重要性。4.会书写简单的电极反应式。会书写简单的电极反应式。视频引入：视频引入：水果电池水果电池如果你的手机没电了，碰巧周围没有充电设如果你的手机没电了，碰巧周围没有充电设备，只有一堆水果和导线，你该怎么办？备，只有一堆水果和导线，你该怎么办？化学能与电能谯谯 露露1、化学能是能量的一种形式，你知道化学能的、化学能是能量的一种形式，你知道化学能的转化形式有哪些？转化形式有哪些？快问快答快问快答化学能可以转化为热能、光

2、能、电能等化学能可以转化为热能、光能、电能等2、一种能量可以转化成另一种形式的能量，、一种能量可以转化成另一种形式的能量，能量转化的过程中要遵循什么自然定律？能量转化的过程中要遵循什么自然定律？能量守恒定律能量守恒定律3、能源能如何分类呢？、能源能如何分类呢？一、一次能源和二次能源一、一次能源和二次能源1.定义定义:一次能源是一次能源是_从自然界中取得的能源从自然界中取得的能源,一次能一次能源经源经 _ 得到的能源是二次能源。得到的能源是二次能源。2.实例实例:风力风力,原煤原煤,天然气天然气,石油石油,电力电力,流水流水,蒸汽。蒸汽。其中其中(填序号填序号):一次能源一次能源:_;二次能源二

3、次能源:_。直接直接、阅读课本阅读课本39页，完成下面题目页，完成下面题目加工、转换加工、转换 一、化学与能源一、化学与能源火电火电81.2水电水电17.6其它其它1.21.2火电站工作原理图火电站工作原理图火力发电是利火力发电是利弊弊,还是弊还是弊利利利：利：1、我国煤炭资源丰富廉价方便、我国煤炭资源丰富廉价方便;2、电能清洁安全，又快捷方便，节省时间、电能清洁安全，又快捷方便，节省时间。弊：弊：1、排出大量温室效应气体（、排出大量温室效应气体（CO2）和废气）和废气（SO2），能导致酸雨），能导致酸雨;2、产生废渣（有毒金属和致癌化合物）、产生废渣（有毒金属和致癌化合物）、废液废液;3、能

4、量转化效率低。、能量转化效率低。辩论会辩论会思考：假设你是电力工程师，面对这些思考：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？利与弊，你会如何应对呢？a、改进火力发电、改进火力发电b、研究新的发电方式、研究新的发电方式 方式之一就是尝试将化学能直接转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，中间环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。不浪费能源，更方便。意大利科学家伏打于意大利科学家伏打于17991799年年研究并发明了世界上第一个研究并发明了世界上第一个电池电池伏打电池伏打电池你知道

5、吗你知道吗原电池原电池概念概念:将将化学能转化为电能化学能转化为电能的装置。的装置。实验探究实验探究1Cu稀硫酸稀硫酸Zn稀硫酸稀硫酸现象现象反应离子方程式反应离子方程式将将Zn插入稀硫酸插入稀硫酸将将Cu插入稀硫酸插入稀硫酸有气泡产生有气泡产生无明显现象无明显现象Zn + 2HZn + 2H+ + = Zn= Zn2+2+ + H + H2 2 离子方程式离子方程式思考问题思考问题寻找答案寻找答案组内交流组内交流 列出想法列出想法 演示探究实验现象实验现象CuCu起传导电子的作用。起传导电子的作用。可用电流表测电流及方向。可用电流表测电流及方向。Zn + 2H+ = Zn 2+ +H2ZnC

6、u大量气泡从铜大量气泡从铜片逸出，锌片片逸出，锌片部分溶解部分溶解1.H1.H+ +得到的电子是得到的电子是CuCu失去的吗？失去的吗？2.2.在这个过程中在这个过程中CuCu起什么作用？起什么作用？3.3.你怎样才能知道导线中有电子通过？你怎样才能知道导线中有电子通过？ 解释实验现象解释实验现象思考问题思考问题寻找答案寻找答案组内交流组内交流 列出想法列出想法演示探究实验现象实验现象化学能直接转化为电能化学能直接转化为电能1.1.电子从电子从ZnZn到到H H+ +经历了哪些途径？经历了哪些途径？2.2.你认为这个过程能量是如何转化的？你认为这个过程能量是如何转化的？锌表面无气泡，锌表面无气

7、泡，铜表面有气泡，铜表面有气泡，电流表发生偏转。电流表发生偏转。电子由电子由Zn 导线导线 铜片铜片 H+ 定向移动定向移动产生电流，故电流表的指针发生偏转产生电流，故电流表的指针发生偏转ZnCu1 1、形成原电池的条件：、形成原电池的条件：本质：必须有一个自发进行的氧化还原反应。本质：必须有一个自发进行的氧化还原反应。1 1有两种活动性不同的有两种活动性不同的导体导体做电极；做电极；3 3构成闭合回路。构成闭合回路。 2 2两个电极插入电解质溶液中；两个电极插入电解质溶液中； 两种活泼不同的金属。两种活泼不同的金属。 一种金属与一种非金属（如石墨）。一种金属与一种非金属（如石墨）。 也可以两

8、电极都是其它材料。也可以两电极都是其它材料。判断：电流计指针是否偏转。判断：电流计指针是否偏转。 AD稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 乙醇乙醇 硫酸铜溶液硫酸铜溶液ZnAZn AZnCuACuZn B 不偏转不偏转不偏转不偏转不偏转不偏转 AZnCuC 偏转偏转DZnCu AZnCuCZnCuAA请判断下图能否构成原电池请判断下图能否构成原电池.稀硫酸稀硫酸稀硫酸稀硫酸B乙醇乙醇稀硫酸稀硫酸ZnZn原电池原电池外电路外电路负极负极正极正极内电路内电路电子流向：电子流向：电流流向：电流流向：负极负极外电路外电路正极正极离子流向：离子流向：正极正极负极负极阳离子阳离子阴离子阴离子“电子不下水、离子不上

9、岸电子不下水、离子不上岸”判断原电池正、负极的方法判断原电池正、负极的方法由组成原电池的两极材料判断：由组成原电池的两极材料判断：一般是活泼的金属为负极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活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极根据电流方向或电子流动方向判断：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；电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。电子流动方向是由负极流向正极。根据原电池两极发生的变化来判断：根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，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。正极总是得电子发生

10、还原反应。Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2Zn+2HZn+2H+ +=Zn=Zn2+2+H+H2 2负极负极正极正极还原反应还原反应氧化反应氧化反应电极材料电极材料Zn片片Cu片片总的离子反总的离子反应方程式应方程式发生反应的类型发生反应的类型原电池的电极原电池的电极稀硫酸稀硫酸CuZnA电极反应式电极反应式表示方法：表示方法：( )Zn H2SO4 Cu (+)CuZn ACuCl2CuZn AH2SO4CuZn ACuSO4CuZn AHClADCB（）（）（）（）（+）（+）（+）（+）C 格林太太是位漂亮、开朗、乐观的女士。当格

11、林太太是位漂亮、开朗、乐观的女士。当她开怀大笑的时候，人们可以发现她一口洁白的她开怀大笑的时候，人们可以发现她一口洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的这这是她富有的标志；另一颗是不锈钢的是她富有的标志；另一颗是不锈钢的这是一这是一次车祸后留下的痕迹。次车祸后留下的痕迹。化学家们发现了什么？你能为格林太太开个药方吗？化学家们发现了什么？你能为格林太太开个药方吗？ 令人百思不得其解的是，自从车祸后，格林太令人百思不得其解的是，自从车祸后，格林太太经常头痛、夜间失眠、心情烦躁太经常头痛、夜间失眠、心情烦躁医生搅尽了医生搅尽了脑汁，格林太太的病情仍未好转脑汁，

12、格林太太的病情仍未好转3.3.把把a a、b b、c c、d d四块金属片浸入稀硫酸中，用四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若导线两两相连组成原电池。若a a、b b相连时，相连时，a a为为负极；负极；c c、d d相连时，电流由相连时，电流由d d到到c c；a a、c c相连时，相连时，c c极上产生大量气泡，极上产生大量气泡，b b、d d相连时，相连时，b b上有大量上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为的为( )( ) A Aa a b b c c d Bd Ba a c c d d b b C Cc c a a

13、 b b d Dd Db b d d c c a a 简单原电池的正负极和电子流向如何判断？简单原电池的正负极和电子流向如何判断？负极负极（）： 电电 子子电电 流流是是不活泼金属或非金属不活泼金属或非金属，正极正极（+）：是是活泼金属活泼金属，本身本身失去电子失去电子，发生发生氧化反应氧化反应。进电子进电子 ，本身不反应，本身不反应，得电子得电子发生发生还原反应还原反应。是溶液中的是溶液中的阳离子阳离子要用到金属活动性顺序表：要用到金属活动性顺序表：注意：注意：K,Ca,Na,Mg,Al,Zn,Fe,Sn,Pb,(H),Cu,Hg,Ag,Pt,Au活泼性，还原性依次活泼性，还原性依次 减弱。

14、减弱。3、多角度认识正负极、多角度认识正负极CuCu稀稀H H2 2SOSO4 4ZnZn负极：负极：活泼性较强；电子流出；失电子的；发活泼性较强；电子流出；失电子的；发生氧化反应的；电流生氧化反应的；电流( (经外电路经外电路) )流进；电流流进；电流( (经内电路经内电路) )流出；阴离子移向；质量减轻流出；阴离子移向；质量减轻的的正极：正极：活泼性较弱活泼性较弱( (或能导电的非金属或能导电的非金属) )；电子；电子流入；得电子的；发生还原反应的；电流流入；得电子的；发生还原反应的；电流( (经经外电路外电路) )流出；电流流出；电流( (经内电路经内电路) )流入；阳离子流入；阳离子移

15、向；有气泡放出的移向；有气泡放出的练习：练习：Z Z盐酸盐酸X XX X盐酸盐酸Y YZ Z盐酸盐酸Y YX X盐酸盐酸W WW W发生还原反应发生还原反应e-X、Y、Z、W为四种金属电极，试将它们按照金为四种金属电极，试将它们按照金属性由强到弱排列；并判断第四个原电池中正负属性由强到弱排列；并判断第四个原电池中正负极。极。判断正负极，并写出相应的电极反应式：判断正负极，并写出相应的电极反应式：ZnZnFeFeCuSO4MgNaOHAlZn稀稀HClCCu浓浓HNO3Fe练习练习稀稀H H2 2SOSO4 4（1 1）MgNaOHAlCuCuZnZn稀稀H2SO4（2 2）CuCu浓硝酸浓硝酸

16、FeFe（3 3）CuCuAgAgAgNO3（4 4）CuCuAgAgAgNO3（5 5）6 6、原电池反应的利与弊、原电池反应的利与弊加快反应速率加快反应速率进行金属活泼性强弱判断进行金属活泼性强弱判断造各种电池造各种电池金属因发生原电池反应而腐蚀金属因发生原电池反应而腐蚀如粗如粗ZnZn与稀硫酸反应比纯与稀硫酸反应比纯ZnZn快，如加快，如加入硫酸铜也可加快反应速率入硫酸铜也可加快反应速率7 7、根据氧化还原反应设计原电池、根据氧化还原反应设计原电池( )( )( )( )( )( )Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2Cu + 2FeCl3 =CuCl2 +2FeCl2二、化学电源二

17、、化学电源 (一一)干电池干电池-一次性电池一次性电池 负极（锌筒）：负极（锌筒）：Zn- -2e- -Zn2+ 正极（石墨棒）：正极（石墨棒）： 2NH4+2e- -2NH3+H2 H2+2MnO2Mn2O3+H2OZn2+4NH3Zn(NH3)42+ 总反应：总反应：2Zn + 4MnO2 + 4NH4Cl =Zn(NH3)4Cl2 + 2Mn2O3 + ZnCl2 + 2H2O（- -）Zn | NH4Cl | C（+） 1、铅蓄电池：、铅蓄电池：(-)Pb | H2SO4 | PbO2(+) 正极正极负极负极(Pb)： Pb+SO42-2e-PbSO4 正极正极(PbO2) ： PbO

18、2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2O Pb+PbO2+4H+2SO42-2PbSO4+2H2O (二二) 充电电池充电电池(二次电池二次电池)二、发展中的化学电源二、发展中的化学电源 总反应式：总反应式：思考：若转移2 mol e-,消耗多少H2SO4？PH咋变？负极板质量呢？特点：特点：可逆向进行，即充电；电解液可逆向进行，即充电；电解液PH增大增大2、锂电池、锂电池(了解了解)特点：特点：“绿色绿色”；容量大；电解液中不能有水；容量大；电解液中不能有水(三三) 燃料电池燃料电池二、发展中的化学电源二、发展中的化学电源 有关燃料电池的几点说明：有关燃料电池的几点说明：原理：将燃料

19、和氧化剂原理：将燃料和氧化剂(如如:O2)反应所放出的化学能转化为电能。反应所放出的化学能转化为电能。两极材料：惰性材料，只具导电性。两极材料：惰性材料，只具导电性。反应物不储存在电池内部，外加提供燃料和氧化剂。反应物不储存在电池内部，外加提供燃料和氧化剂。两极判断：通入燃料气的一极两极判断：通入燃料气的一极 负极负极 通入通入O2或空气的一极或空气的一极 正极正极导电介质：可以是电解质溶液，也可以是新型的导离子介质。导电介质：可以是电解质溶液，也可以是新型的导离子介质。高效、环境友好。高效、环境友好。1、氢氧燃料电池：、氢氧燃料电池：负极：负极：2H2 + 4OH- - 4e- 4H2O 正

20、极：正极： O2 + 4e- + 2H2O 4OH- 总反应式总反应式: 2H2 + O2 2H2O (- -)H2 | OH- | O2(+) (三三) 燃料电池燃料电池(- -)H2 | H+ | O2(+) 负极：负极：2H2 - 4e- 4H+ 正极：正极：O2 + 4e- + 4H+ 2H2O总反应式总反应式: 2H2 + O2 2H2O 碱性碱性/中性：中性： O2 + 4e- + 2H2O 4OH- 酸性：酸性： O2 + 4e- + 4H+ 2H2O 燃料电池电极反应式的写法：燃料电池电极反应式的写法：总式总式正极正极负极负极正极写法：正极写法：2、甲烷燃料电池：、甲烷燃料电池

21、：(三三) 燃料电池燃料电池(- -)CH4 | H+ | O2(+) 负极：负极：CH4 - 8e- + 2H2O 8H+ + CO2正极：正极：2O2 + 8e- + 8H+ 4H2O总反应式总反应式: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O (- -)CH4 | OH- | O2(+) 负极：负极：CH4 - 8e- + 10OH- 7H2O + CO32-总反应式总反应式: CH4 + 2O2 + 2OH- CO32-+ 3H2O 正极：正极： 2O2 + 8e- + 4H2O 8OH- 注意：燃料电池总反应式一般为燃注意：燃料电池总反应式一般为燃烧方程式烧方程式( (去去“点燃点燃

22、”););但当生成物但当生成物有后续反应时，加和后续反应有后续反应时，加和后续反应. . 练习：练习：写出写出CH4O燃料电池的总反应式和电极反应式燃料电池的总反应式和电极反应式写出写出CxHy燃料电池的总反应式和电极反应式燃料电池的总反应式和电极反应式讨论讨论1、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充放电过、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充放电过程可以表示为：程可以表示为：在此电池放电时，负极上发生反应的物质是（在此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ）A、Ag B、Zn（OH）2 C、Ag2O D、Zn（1994年全国高考试题）年全国高考试题）OHZnOAgOHZnAg2222放电充电）（D讨论讨论2、人造地球卫星用到一种高能电池、人造地球卫星用到一种高能电池银锌蓄电池，其银锌蓄电池，其电池的电极反应为：电池的电极反应为：Zn +2OH2e =ZnO +H2O，Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH。据此判断氧化银是（。据此判断氧化银是（ ）A、负极，并被氧化、负极，并被氧化 B、正极，并被还原、正极，并被还原 C、负极，并被还原、负极，并被还原 D、正极，并被氧化、正极，并被氧化B讨论讨论3、已知锌电池发生的电极反应式为：锌片：、已知锌电池发生的电极反应式为：锌片