《化学能与电能》第1课时

1、新课标人教版化学必修,第二章 化学反应与能量 第二节 化学能与电能 (第课时）,清镇一中 王天喜,我国60周年国庆高能彩车,高能电池,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。,2001年我国发电总量构成图,(一)火电站的工作原理【问题探究一】,一、化学能与电能,1、阅读教材p40结合彩图，分析煤中的化学能转化为电能的能量转化过程。,2、燃煤中化学能转化成电能的关键是什么？本质又是什么？,火力发电,将化学能经一系列能量转化为电能,氧化还原反应,燃烧,氧化剂与还原剂之间发生电子的转移,旧键断裂和新键形成、体系能量变化,过程,关键,本质,实质,引起,化学电源原电池

2、,要使氧化还原反应释放的能量不经过热能，而直接转化为电能，所要解决的第一问题是什么？（电子的定向移动形成电流） 若将氧化反应和还原反应在不同区域进行，怎样架设桥梁使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域，同时形成电流？ 怎样知道架设的桥梁中有电子通过？如何从电学角度考虑仪器选择和组装问题？,思考,1、根据反应物推测第二组实验中产生的气体是什么？在表中标出电子转移数目和方向。,(二).电池的工作原理（实验探究一，化学能转化成电能）,一、化学能与电能,锌片表面有气泡 铜片表面无气泡,铜片表面有气泡 锌片上无或也有少量气泡,【思考交流一】：,2、根据实验现象H+得到了电子生成了氢气，你对氢离子得到的电子的

3、来源你有何猜想？请设计出可以验证你的猜想实验方案。,方案1：称量实验前后铜片或锌片的质量。,方案2：观察溶液的颜色，看有无Cu2+生成,可能锌表面的电子流到了铜片上被溶液中的H+ 得到后产生H2。,猜想：,3、电子是怎么跑到铜片上的？你有何猜想？如何验证你的猜想？,一、化学能与电能,根据你的实验方案组装实验，注意观察和记录实验现象。,(二).电池的工作原理【实验探究二】,将Zn和Cu用导线连接起来，在导线之间接入电流表。平行插入稀硫酸溶液中观察实验现象并记录。(注意观察铜片表面和电流计指针),实验方案提示：,【思考交流二】：结合你的猜想和实验探究的现象分析、讨论下面问题。,1、铜片和锌片上分别

4、发生怎样的反应，反应式怎样写？ 2、导线在这个过程中起到什么作用？该装置从能量角度分析，能量是如何转变的？ 3、该装置相当于这个简单电路图，根据物理知识指出上述装置中做电池正、负极的材料分别是？ 4.溶液中什么离子在移动，怎样运动？你知道原因吗？ 5、根据你对上述（1、2、3）的理解，结合教材你能否知道什么叫原电池？你对该概念有何理解？,失,得,Zn2e Zn2+,2H+ 2e H2,Zn+ 2H+ Zn2+ + H2,有气体产生,Zn片溶解,氧化反应,还原反应,稀 硫 酸,负极 （Zn）,正极 （Cu）,阴 离子,阳 离子,根据上述实验探究及思考交流二的结果填写下表,1、原电池概念： 将化学

5、能直接转化为电能的装置 失去电子的电极称为负极（如Zn） 得到电子的电极称为正极（如Cu）,2、,能量：化学能直接转化为电能 原理：氧化还原反应分别在两电极进行，还原剂（负极或其他物质）失去电子发生氧化反应，失去的电子通过导线转移到正极上，氧化剂（溶液中阳离子或某物质）在正极上得到电子发生还原反应，电子的定向移动产生电流。,原电池的工作原理,H2SO4 (aq),CuSO4 (aq),负极( ): . 正极( ): . 总反应式: .,负极( ): . 正极( ): . 总反应式: .,【课堂练习1】请在图上标出电子、电流的流动方向,并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.（思考原电池中两电极

6、反应式与总反应式有何关系？归纳书写原则）,Ag,Fe,Zn Zn2e - = Zn2+ Cu Cu2+ +2e - = Cu Zn+Cu2+ = Zn2 + Cu,Fe Fe2e - = Fe 2+ Ag 2H+2e - = H2 Fe+2H+ = Fe 2+ +H2,原电池电极反应式的书写思路和原则,一般情况是负极（或某物质在负极上）失电子，发生氧化反应，溶液中的阳离子（或某一物质）在正极上得到电子，发生还原反应，总反应一般是电解质与负极反应。两电极相加得总反应，或总反应减其中一个电极反应得令一个电极反应。原则遵循三大守恒定义。,Cu,Zn,稀硫酸,两极,外电路,电解质溶液,（三） 构成原电

7、池的条件：,(1)原电池的组成部分,思考：通过以上实验和探究，试说明化学电池由几部分组成，它的组成条件是什么？,化学电池由正极、负极、 电解质溶液以及金属导线 组成。,改变电极材料,改变溶液,改变连接方式,【探究实验三】：（三）原电池的形成条件,两电极的活泼性不同,电解质溶液,必须形成闭合回路,自发进行的氧化还原反应,原电池的电极要发生什么类型的反应？,1.有两种活泼性不同的金属（或非金属） 作电极,3.能自发地发生氧化还原反应,3.原电池的构成件,4.两极相连后与电解质溶液形成闭合回路,2.有电解质溶液,在如下图所示的8个装置中，属于原电池的有 .说明理由, ,e,【课堂练习2】:,根据电极

8、材料判断,负极: 较活泼的金属 正极: 较不活泼的金属或非金属导体,【合作探究】,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,4、原电池正负极的判断方法：,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,根据现象判断：,电极不断溶解或质量减少：负极,有气泡冒出、有固体析出（或质量增重）：正极,根据电子或电流方向判断（外电路）,你知道了吗？,化学也能解决医学问题？,1.判断下列装置能否够成原电池，若能，写出电极反应式和总反应式，若不能说明理由,课堂巩固,、,课堂巩固,2.如图所示，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

9、A、B、C应是下列各组中的哪一组( ) AA是Zn、B是Cu、C为稀H2SO4 BA是Cu、B是Zn、C为稀H2SO4 CA是Fe、B是Ag、C为AgNO3溶液 DA是Ag、B是Fe、C为AgNO3溶液,D,3.把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，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为 （ ） Aabcd B.acdb C.cabd D.bdca，,课堂巩固,B,4.把Fe+Cu2+=Fe2+ +Cu设计成一个电池装置，画出装置图，回答下面问题,（1）_为负极，电极反_发生_反应；,课堂巩固,Fe,Fe-2e-=Fe2+,氧化,Cu,Cu+2e-=Cu2+,还原,（2）_为正极，电极反应_发生_反应,小结：本节课所学知识可以归纳为：四个一,一个知识-原电池的相关知识：定义，原理，正负极的判别，形成条件。 一种方法-用试验方法探究原电池的工作原理和形成条件： 一种思路-问题猜想试验论证问题 一种思想-学已致用的思想。,小结,还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应,氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应,还原剂失去的电子从锌极流出,流入铜极.,经外电路,Zn2+,H+,SO42-,回家后利用家庭能