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55第二节化学能与电能第1课时化学能转化为电能【学习目标】1.熟悉能源的分类和化学能与电能的转化关系。2.知道原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，通过实验会说明原电池的原理，以及判断原电池的正、负极。3.会正确书写电极反应式，熟知原电池的应用。【自主学习】一、一次能源和二次能源1.能源按其来源可分为一次能源和二次能源。能源类别定义实例一次能源太阳能、风能、地热能、潮汐能、____、______、______等二次能源2.二次能源——火力发电(1)火力发电原理：首先通过化石燃料燃烧，使________能转变为____能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。(2)能量转换过程：________能――→燃烧____能――→蒸汽______能――→发电机____能。其中能量转换的关键环节是________。(3)火力发电弊端：①煤属于不可再生资源，用一点少一点，用煤发电会造成资源的浪费。②能量经过多次转化，利用率低，能量损失大。③煤燃烧会产生有害物质(如SO2、CO、NO2、________等)，污染环境。[议一议]判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源()(2)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()(3)火力发电是化学能间接转化为电能的过程()56(4)水力发电是将化学能转化为电能的过程()二、化学能直接转化为电能1.按要求完成下列实验，并填表实验步骤现象解释或说明2.原电池(1)概念：是________________________________________________；原电池的反应本质是________________反应。(2)构成条件①原电池反应必须是________的氧化还原反应；②具有________________的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)；③两电极均插入____________________中；④电解质溶液、电极、导线形成________________。(3)原电池的工作原理原电池总反应式：______________________________________________________________。(4)能量转化过程：原电池在工作时，____极失电子，电子通过导线流向____极，被氧化性57物质得到，闭合回路中形成电流，________能转变为____能。[议一议]1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)HCl＋NaOH===NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池()(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转()(3)在铜—锌—稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌()(4)原电池中阳离子向正极移动()(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子()2.原电池中作负极的一定是活泼金属，作正极的一定是不活泼金属吗？【难点突破】一、原电池的工作原理例1如图所示，电流表指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是()A.B极为原电池的正极B.A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸C.C中阳离子向A极移动D.A极发生氧化反应归纳总结1.原电池的工作原理(1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(2)电子的移动方向：负极流出，经导线流向正极。(3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。2.原电池正负极的判断58变式训练1如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，在卡片上描述合理的是()实验后的记录：①Zn为正极，Cu为负极②H＋向负极移动③电子流动方向：从Zn经外电路流向Cu④Cu极上有H2产生⑤若有1mol电子流过导线，则产生H2为0.5mol⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋A.①②③B.③④⑤C.④⑤⑥D.②③④二、原电池原理的应用例2有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小，b极质量增大b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()A.a＞b＞c＞dB.b＞c＞d＞a59C.d＞a＞b＞cD.a＞b＞d＞c归纳总结原电池原理的应用(1)比较金属活动性作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性弱。(2)改变化学反应速率如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。(3)设计原电池如：把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计成原电池，可用Fe作负极，铜(或石墨)作正极，FeCl3溶液作电解质溶液。(4)保护金属设备如：船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀，在船体外壳焊接上比铁活泼的金属(如Zn)，则构成以Zn、Fe为电极的原电池，Zn被消耗掉而Fe得到保护。变式训练2100mL2mol·L－1的盐酸与过量的锌反应，为加快速率，又不影响产生氢气的总量，可采用的方法是()A.加入适量的6mol·L－1的盐酸B.加入数滴氯化铜溶液C.加入适量的蒸馏水D.加入适量的氯化钠溶液【当堂过关】1.下列装置能形成原电池的是()A.①②③⑦B.①②⑤⑥C.①②③④D.①②③⑥⑦602.将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是()A.两个装置都构成了原电池B.甲装置构成了原电池，乙装置没有构成原电池C.两烧杯中的锌片上都有大量气泡产生D.产生气泡的速率甲比乙慢3.X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X和Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为()A.XYZB.XZYC.YXZD.YZX4.已知金属锈蚀的原理是在潮湿空气中金属表面形成水膜，金属与杂质和水膜中溶解的电解质组成原电池，从而使金属锈蚀加快，下列制品的镀层损坏后，金属腐蚀速率最快的是()A.镀铝塑扣B.食品罐头盒(镀锡铁盒)C.白铁水桶(镀锌)D.镀银铜质奖章5.现有如下两个反应：(A)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O(B)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池___________________________________。(2)如果不能，说明其原因___________________________________________________。(3)如果可以，则写出正、负极材料、其电极反应式、反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)：负极：________，________________________，________。正极：________，________________________，________。第2课时发展中的化学电源【学习目标】1.知道干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。612.认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。3.能正确书写简单化学电源的电极反应式。【自主学习】1.锌锰干电池(1)结构：锌锰干电池是以锌筒为____极，石墨棒为____极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作____________。(2)原理：锌锰电池是____________电池，放电之后________充电，内部的氧化还原反应是__________的。负极发生的电极反应为__________________________，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH＋4＋2e－===Mn2O3＋2NH3＋H2O。(3)缺陷与改进：锌锰干电池电量小，而且在放电过程中容易发生气涨或漏液，会导致电器设备的________。改进措施：①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成______电池；②将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成____性锌锰电池。2.充电电池(1)充电电池又称________电池。充电电池在放电时所进行的________________反应，在充电时又________进行，__________重新转化为__________，使充电、放电可在一定时间内循环进行。充电电池中能量的转化关系是：________________________________________。(2)常见的充电电池①铅蓄电池62负极是____，正极是________，电解质溶液是________________，常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。②镍镉电池以____为负极，________为正极，以________为电解质，寿命比铅蓄电池____，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池如不回收，会严重________环境。③碱金属中的____是最轻的金属，活泼性________，是制造电池的理想物质。____________电池是新一代可充电的绿色电池。3.燃料电池(1)燃料电池是通过________与____________分别在两个电极上发生________________反应，将________能直接转化为____能的装置。(2)燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率____、能量转化率____。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物____________________________________，而是由外设装备提供________和____________等。(3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下：负极：_______________________________________________________________(氧化反应)；正极：_______________________________________________________________(还原反应)；总反应：____________________________________________________________________。[议一议]判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细()(2)氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能()(3)氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被氧化()63(4)太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅()【难点突破】一、原电池电极反应式的书写例1锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视，目前已成功研制多种锂电池。某种锂电池的总反应为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是()A.Li是正极，电极反应为Li－e－===Li＋B.Li是负极，电极反应为Li－e－===Li＋C.MnO2是负极，电极反应为MnO2＋e－===MnO－2D.Li是负极，电极反应为Li－2e－===Li2＋归纳总结1.电极反应方程式的书写方法(1)负极反应式的书写①活泼金属作负极(电极材料本身反应)生成的阳离子与电解液不反应时：M－ne－===Mn＋。若生成的阳离子与电解液反应，应将“金属失电子的反应式”与“阳离子和电解液反应的反应式”叠加写出。②燃料电池(电极材料本身不反应)H2—O2(H2SO4)燃料电池负极反应式：H2－2e－===2H＋。H2—O2(KOH)燃料电池负极反应式：H2－2e－＋2OH－===2H2O⇒H2－2e－===2H＋；2H＋＋2OH－===2H2O。(2)正极反应式的书写①首先判断在正极反应的物质当负极材料与电解液能反应时，在正极上发生电极反应的物质是电解液中的某种粒子。当负极材料与电解液不反应时，在正极上发生电极反应的是溶解在电解液中的O2。燃料电池中正极反应的物质是作氧化剂的物质。②根据具体情况书写正极反应式(也要考虑是否与电解液反应)H2—O2(H2SO4)的正极反应式：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。H2—O2(KOH)的正极反应式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。642.书写原电池电极反应式时注意的问题(1