化学能与电能

第二节化学能与电能

（第一课时）水力发电站二次能源：一次能源经加工、转换得到的能源。一次能源：直接从自然界取得的能源。阅读教材P39资料卡片蒸汽电能水能风能石油天然气原煤指出下列哪些是二次能源？我国2001年发电总量构成图2050年火力发电仍居于首位火力发电的原理化学能热能机械能电能燃烧蒸汽发电机化学能间接转化为电能资料：火力发电每年可向空气中排放二氧化碳1亿吨，二氧化硫200万吨，一氧化碳1万吨，氮氧化合物37万吨，工业废渣约1200万吨以上。利：资源丰富，价廉方便。投资较少，建厂快，技术成熟，安全性能较高。弊：资源有限，不可再生；排出大量温室气体；可能导致酸雨；能量利用率低。火电利与弊

把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从还原剂区域流向氧化剂区域。与同学探讨，能将化学能直接转化为电能吗？思考与交流实验探究稀H2SO4ZnCu按下图装置进行实验，有何现象？并进行合理解释。现象：锌片逐渐溶解，表面产生气泡；铜片上无明显现象。

反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑2e-实验探究稀H2SO4ZnCu将上述装置按下图改动后再实验，有何现象？现象：锌片逐渐溶解，铜片上有气泡产生？问题1:铜棒表面的气泡是什么物质?它是溶液的什么离子形成的?2.该离子形成气体过程中,是需要得到电子还是失去电子?发生什么反应?3.铜棒的表面的电子是哪儿来的呢?疑问:已知电子在导体中定向移动,可以形成电流.那么利用怎样的方法可以证明上述实验中有电子移动或电流产生?实验验证ZnCu稀H2SO4A现象：电流表指针发生偏转在Zn和Cu之间用导线连接一电流表，进行实验并观察现象。结论：导线中有电流流过，H+得到的电子是Zn提供的相同点：实质相同:Zn+2H+=Zn2++H2↑不同点：装置②中有电流产生实验小结稀H2SO4ZnCuZnCu稀H2SO4A②①

这种将化学能转变为电能的装置叫做原电池1、原电池负极（Zn）：电子流出的一极正极（Cu）：电子流入的一极工作原理是什么？铜片上有大量气泡锌片不断溶解无气泡AZnCuSO42－H+H+正极负极原电池思考与交流1、你能描述电子的流动方向吗？电子从哪里来？到哪里去了？2、电子流过稀硫酸溶液了吗？在溶液中电荷是怎样传递从而形成电流的？３、你能用化学用语表示出锌片和铜片上所发生的变化吗？⑴、电极反应：锌片(负极)：铜片(正极)：Zn-2e-=

Zn2+

2H++2e-=H2↑⑵、电池反应：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑Zn+2H+=Zn2++H2↑AZnCuSO42－H+H+正极负极2、原电池工作原理：⑶、电子流动方向：e-e-e-(4)、离子移动方向：（氧化反应）（还原反应）(5)、电流流向：原电池反应的本质是氧化还原反应原电池的工作原理注意三个流向注意两个反应电子：离子：电流：负极：失电子的氧化反应正极：得电子的还原反应（负极材料本身失电子发生氧化反应）（正极材料本身不参与反应，一般是电解质溶液中的阳离子）负极→导线→正极（外电路）阳离子→正极；阴离子→负极（内电路）正极→导线→负极→电解质溶液→正极注意：1、负极反应物失去电子总数===正极反应物得电子总数

==外电路中通过的电子总数2、正极反应式+负极反应式===电池的总反应式电极反应正确书写方法：负极：还原剂－ｎｅ－＝氧化产物正极：氧化剂＋ｎｅ－＝还原产物【讨论】电极反应方程式的书写根据你对原电池原理的理解，结合课本P41所提供的实验器材，请你设计一套原电池装置，并检验是否可行？通过动手实验，你认为怎样才能构成原电池，需要哪些基本的条件？实验探究实验探究一:原电池的电极材料结论一：负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等导体或金属氧化物实验探究：形成原电池的条件（可以）（可以）（不可以）形成条件一：要有两个活泼性不同的电极较活泼的金属作负极较不活泼的金属或非金属导体作正极（可以）（不可以）形成条件二：电极需插入电解质溶液中实验探究：形成原电池的条件负极能与电解质溶液自发的进行氧化还原反应实验探究：形成原电池的条件形成条件三：必须形成闭合回路（可以）（不可以）两极用导线相连或直接接触插入同一电解质溶液中3.原电池的构成条件

1、有活泼性不同的两个电极2、两极要插入电解质溶液4、有自发进行的氧化还原反应发生。电极材料:①较活泼金属与较不活泼金属。如Cu—Zn原电池②金属与非金属导体。如Zn—C干电池。③金属与金属氧化物。

3、形成闭合回路（用导线连接或两电极彼此接触）两极一液自发成回路ZnCuZnCuABCDEF√1、下列哪些装置能构成原电池？√G√水果思考:2、下图4个装置中，不属于原电池的是（）

AC3.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。①②③(×)(×)(√)2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑⑤④(√)(√)负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++Cu或Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4小结化学能与电能间接：直接：化学能燃烧热能蒸汽机械能发动机电能装置原电池1.构成原电池的条件是什么？3.原电池的工作原理是什么？什么是原电池？4.2.将化学能转变为电能的装置原电池的正负极和电子流向如何判断？化学能与电能间接：直接：化学能燃烧热能蒸汽机械能发动机电能装置原电池概念构成条件工作原理知识回顾1、原电池的工作原理注意三个流向注意两个反应电子：离子：电流：负极：失电子，发生氧化反应正极：得电子，发生还原反应（负极材料本身失电子）（一般是电解质溶液中的阳离子得电子）负极到正极（外电路）阳离子移到正极；阴离子移到负极（内电路）原电池反应的本质是氧化还原反应由正极到负极2、原电池的形成条件前提条件：有自发进行的氧化还原反应发生。两极一液自发成回路1.下列装置中能组成原电池形成电流的是()回顾一：CAZnCuH2SO4CuZnA酒精ABZnH2SO4ACuH2SO4CDACuCuH2SO4原电池的判断2.某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()A.MgB.FeC.AlD.Cu原电池的工作原理B3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液中氢离子的浓度()A.保持不变B先变大后变小C.逐渐变小D.逐渐变大C回顾二回顾三4.一个电池反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,该反应的原电池正确组合是

()C原电池构成条件ABCD正极ZnCuCuFe负极CuZnZnZn电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl正极：负极：总反应：Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++Cu或Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4

第二节化学能与电能

（第二课时）学习目标：

1、掌握原电池的正负极和电子流向判断。2、正确书写常见电池的电极反应。3、能设计简单的原电池。重点：原电池的正负极的判断。书写电极反应。请结合原电池的工作原理和

构成条件，分析讨论原电池的正负

极判断有哪些方法？开动脑筋①根据电极材料判断练习：判断下列原电池的正负极.CuAl稀硫酸ZnFeA稀硫酸CZnAlMgANaOH溶液A浓硝酸A负极:

较活泼的金属正极:

较不活泼的金属或非金属导体-+-+-+-+一、原电池的正、负极的判断方法③根据电子或电流流动方向判断（外电路）：电子从负极流出

沿导线

流入正极电流从正极流出

沿导线

流入负极ee④根据离子的定向移动方向（内电路）阳离子向正极移动阴离子向负极移动②根据电极反应判断失电子的反应→氧化反应→负极得电子的反应→还原反应→正极⑥根据现象判断电极不断溶解：负极有气泡冒出、有固体析出：正极⑤根据离子方程式判断Fe+2H+=Fe2++H2↑（负极）（正极）练习、某原电池的离子反应是：

Zn+Cu2+＝Zn2++Cu

该电池的正确组成是（）A、Cu为正极，Zn为负极，HCl为电解质溶液B、Zn为正极，Cu为负极，CuSO4为电解质溶液C、Cu为正极，Zn为负极，CuSO4为电解质溶液D、Cu为正极，Zn为负极，ZnCl2为电解质溶液写出电极反应方程式：C1、银锌电池是广泛用作各种电子仪器的电源，它的反应可表示为：Ag2O+Zn+H2O＝

2Ag+2Zn(OH)2请判断此电池中，负极上发生反应的物质是

（）A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.ZnD随堂练习2、如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组（

）A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4

B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液G

CABD随堂练习3、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是（）.

DA.铁圈和银圈左右摇摆不定；B.保持平衡状态；C.铁圈向下倾斜；D.银圈向下倾斜；随堂练习5、原电池电极反应的书写1、标明正、负极，负极：负极材料－ｎｅ－＝氧化产物正极：溶液中阳离子+ｎｅ－＝还原产物

注意：两极同时写出须使得失电子守恒。

①电极反应用“=”连接，不能用“→”。

②电极反应中若有气体生成，需用“↑”，

③若有固体析出，一般不用“↓”。2、要遵守质量、电荷守恒规律。3、正极反应式+负极反应式==电池的总反应式5、请判断下列原电池的正负极情况和电流方向，并写出电极反应式和总反应式硫酸铜溶液ZnFeACuCA硝酸银溶液-+-+随堂练习思考什么类型的化学反应可设计成原电池？理论上讲，常温下可自发进行的氧化还原反应都能设计成原电池。牛刀小试：试将下列氧化还原反应设计成一个原电池Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag6.设计原电池练习：1、试将下列氧化还原反应设计成一个原电池氧化还原反应：Fe＋Cu2＋

=Fe2＋

+CuCAFe硫酸铜溶液铁棒石墨棒或铜棒等其他

硫酸铜溶液2、将反应2Fe3++Fe=3Fe2+设计成原电池电极材料：负极：正极：电解质溶液：水果电池小结化学能与电能1、原电池：将化学能转变为电能的装置2、构成原电池的条件：两极一液自发成回路3、原电池的工作原理4、原电池的正负极和电子流向如何判断？5、正确书写电极反应式6、能设计简单的原电池作业：请根据反应Zn+2AgNO3

＝2Ag+Zn(NO3)2设计原电池

要求：1、画出装置图，注明电极材料、电解质溶液与正负极。2、写出电极反应式和总反应式。练习：《巩固提升》P121—11题第二节化学能与电能（第三课时）学习目标：

1、了解生活中几种常见的化学电源。

2、感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，形成较为客观、正确的能源观，提高开发高能清洁燃料的意识。会写常见电池的电极反应。重点：几种常见化学电源的工作原理。难点：从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质和利用价值。二、发展中的化学电源干电池碱性电池蓄电池锂离子电池燃料电池1、干电池负极（锌筒）：Zn—2e-==Zn2+正极（碳棒）：2NH4++2e-==2NH3↑+H2↑Zn+2NH4+==Zn2++2NH3↑+H2↑电池总反应式：特点：a：一次性电池，不可逆b：用KOH代替NH4Cl能提高性能，延长寿命电解质：糊状NH4Cl（NH4Cl显酸性，会腐蚀锌筒）2.充电电池(又称二次电池)化学能电能放电充电充电电池是两极都参加反应的电池。它们的负极是较活泼的金属，正极一般是金属氧化物。

充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使生成物恢复原状，如此充放电可循环进行，至一定周期后终止。负极:Pb+SO42--2e-==PbSO4

Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O正极:PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O电池总反应式：（1）铅蓄电池（2）镍－镉碱性蓄电池负极：Cd正极：NiO(OH)电解质：KOHCd是致癌物质，废弃镍镉电池如不回收会污染环境（3）新一代可充电的绿色电池——锂离子电池特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。用途：电脑、手表、心脏起搏器等。镍镉碱性蓄电池锂电池1、常用的电池是锂电池（锂是一种碱金属，其相对原子质量为７），由于它的比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大而广泛用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年．电池总反应可表示为：Ｌｉ＋ＭｎＯ２＝ＬｉＭｎＯ２．试回答：①锂电池比容量特别大的原因是：②锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因：锂的摩尔质量小，单位质量的金属中锂提供的电子多．２Ｌｉ＋Ｈ２Ｏ＝＝２ＬｉＯＨ＋Ｈ２↑2、银锌电池广泛用作电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表为，在此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）

A、AgB、Zn（OH）2

C、Ag2OD、Zn2Ag+Zn（OH）2Ag2O+Zn+H2O充电放电D3燃料电池

氢氧燃料电池是以H2为燃料，产物为H2O的一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为铂电极和活性炭电极（两极均不参加反应），而是由外设备提供燃料和氧化剂，反应时H2从负极进入，O2从正极进入，电解质溶液一般为40%的KOH溶液或稀硫酸溶液。工作原理：将燃料和氧化剂（O2）反应，放出化学能直接转化为电能。2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-

2H2+O2=2H2O

(1)当电解质溶液为KOH溶液时负极：正极：放电总反应式：负极：正极：放电总反应式：（2）当电解质溶液为稀H2SO42H2-4e-=4H+

O2+4H++4e-=2H2O2H2+O2=2H2O3、氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下：2H2+4OH-

_4e-==4H2OO2+2H2O+4e-==4OH-据此判断，下列说法中错误的是A、H2在负极发生氧化反应B、供电时的总反应为：2H2+O2==2H2OC、产物为无污染的水，故电解质PH值不变D、燃料电池的能量转化率可达100%CD随堂练习4、下列说法正确的是A、充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行B、充电电池中铅蓄电池的正极材料是PbO2，所用电解质是稀硫酸C、燃料电池是将电能转化为燃料的化学能的装置D、燃料电池作为新型电池，能量转化率可达到100%E、锂电池必须采用无水电解质或固体电解质随堂练习化学电源在给人类带来便利的同时，又给人类带来了怎样的负面影响呢？

废旧电池中含有多种重金属、酸和碱，会对地下水、土壤产生污染，对生态环境和公众身体健康有很大的危害。1、回收废弃电池；2、开发新型高效的绿色电池。如何减小电池使用带来的负面影响？思考与交流复习、1.原电池的原理从化学反应看，原电池的原理是_______反应中的还原剂＿＿＿电子经过导线传递给氧化剂，使＿＿＿和＿＿＿＿分别在两个电极上进行

较活泼的电极，是原电池的＿＿＿，它＿电子，发生＿＿＿反应

较不活泼的电极，是原电池的＿＿，它＿电子，发生＿＿＿反应氧化还原失去氧化反应负极失去氧化正极得到还原还原反应2、构成原电池的条件注意:没有氧化还原反应,就不可能有原电池,换句话说,任何氧化还原反应,都可以设计成原电池注意:能与水剧烈反应的金属不能作电极,如钠等.构成条件①有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极②有电解质溶液；③电极间构成闭合电路；④能自发进行的氧化还原反应即：两极一液一连线1.下列装置中能组成原电池形成电流的是()CAZnCuH2SO4CuZnA酒精ABZnH2SO4ACuH2SO4CDACuCuH2SO42.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是(

)

A.Mg

B.Fe

C.Al

D.CuB3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的PH(

)

A.不变

B.先变大后变小

C.逐渐变大D.逐渐变小C5.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()A．a>b>c>dB．a>c>d>bC．c>a>b.>dD．b>d>c>aB6.一个电池反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,该反应的的原电池正确组合是（）CABCD正极ZnCuCuFe负极CuZnZnZn电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl练习⒈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，并写出电极反应式和所得现象。正极：负极：总反应：Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++Cu或Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4负极：正极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu3、下列各组物质中均含有两种固体材料和一种溶液,当两种固体材料插入该组相应的溶液中形成闭合回路时,能构成原电池的是()

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、为加快制取氢气的速率,最好的方法是(