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2化学能与电能（1）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。1．在氧化还原反应中氧化剂_____电子，发生____反应，还原剂_____电子，发生_____反应，氧化还原反应的本质是________，同时伴随_____的变化。能量得到还原失去氧化电子转移2、常见的电解质包括______________，非电解质包括_____。酸、碱、盐大多数有机物（如蔗糖、酒精等）3、初中物理学过，电子的流向与电流的流向___（填“相同”、“相反”），电子从___极流到___极，电流从___极流到___极。负负正正相反一次能源：直接从自然界取得的能源。二次能源：一次能源经过加工、转换得到的能源。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。科学视野：能源的分类水能风能石油天然气原煤电能蒸汽2001年我国发电总量构成图火电站的工作原理如何?估计在2050年火电仍居首位化学能热能机械能电能燃烧蒸汽发电机火力发电的原理分析。一、化学能与电能的相互转化一、化学能转化为电能化学能（燃料）热能机械能电能燃烧蒸汽发电机（蒸汽轮机）（3）存在的问题：经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低；环境污染严重。（1）能量转换：1.火力发电（2）关键：燃烧是使化学能转变成电能的关键。燃烧的本质是氧化还原反应，而氧化还原反应的本质是电子转移。化学能电能一步到位？如何将化学能直接转化为电能，进而提高资源的利用率呢？思考化学能电能？（看书P35页第二、三段，回答问题）1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转换为电能。2、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。3、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。4、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，化学物质的选择。5、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。[视频实验]原电池原理探究步骤讨论与交流1.将Zn片插入稀H2SO4Zn片和Cu片上现象有何差别?2.将Cu片插入稀H2SO43.Zn片和Cu片接触插入稀H2SO4(不接电流表)Cu片上有何现象?推测原因.4.Zn片和Cu片用导线连接(中间接电流表)插入稀H2SO4(偏向?)电流表指针有何变化?说明了什么?步骤现象①铜片插入稀硫酸铜片表面_______②锌片插入稀硫酸锌片表面产生无色③铜片和锌片连在一起插入稀硫酸铜片表面_____________，锌片________④铜片和锌片之间连一电流表电流表指针_______实验步骤及现象无现象产生无色气泡逐渐溶解偏转气泡问题探究CuZn稀硫酸1.铜片上产生什么气体?有人说H2是由铜和稀硫酸在这种特定的条件下反应产生出来的。这种想法正确吗？2.铜片上的电子从何来?CuZn稀硫酸---Zn2+H+H+电流计AZn－2e－=Zn2+2H++2e－=H2↑3.如何检验电子的流动?问题探究结果：Zn片质量减小，Cu片质量不变，H+浓度降低，产生电流。一、原电池(1)概念：是；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具有活泼性不同的。(金属与金属或金属与能导电的非金属)。③④用导线相连或直接接触（）将化学能转化为电能的装置氧化还原自发两个电极电解质溶液闭合回路试归纳构成原电池需要哪些条件条件?ZnCu稀H2SO4ZnZnCuABCDEF√[练习1]下列哪些装置能构成原电池？√G√稀硫酸ZnFe稀硫酸AgCuAAZnCu煤油H学与问：根据所了解的电学知识，你知道电子是怎样流动的吗？如何判定装置的正负极？（3）电极名称及电极反应失e-负极：正极：（一般：较不活泼金属或非金属导电材料）电极反应：Zn—2e—=Zn2+2H++2e—=H2↑电池总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ZnCu稀H2SO4e-一般：较活泼金属得e-原电池的反应实质：氧化还原反应电子流向：负极正极电流方向正极负极CuZn---Zn2+H+H+Zn－2e－=Zn2+2H++2e－=H2↑氧化反应还原反应负极正极电子沿导线传递，产生电流阳离子(电极材料）失去电子(溶液中阳离子)得到电子阴离子正极负极SO42-原电池工作原理小结较活泼金属不活泼金属或石墨较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较不活泼的金属(正极),溶液中的阳离子在此得到电子发生还原反应。+++++－－－－－负极:较活泼的金属正极:较不活泼的金属或非金属导体ZnCuA-+稀硫酸ZnFeA稀硫酸CZnFeCA稀硫酸-+-+-+A[交流与思考]请根据下列原电池正负构造特点，总结出如何判断原电池的正负极.稀硫酸[练习2]请判断下列原电池的正负极情况和电流方向,写出电极反应方程式和总反应方程式.FeCA-+-++-II[A]负极(Zn):Zn–2e-=Zn2+正极(Fe):Cu2++2e-=Cu总反应:Zn+Cu2+=Zn2++Cu[B]负极(Zn):Zn–2e-=Zn2+正极(C):2Ag++2e-=2Ag总反应:Zn+2Ag+=Zn2++2Ag硝酸银ZnCA氯化铁硫酸铜FeZnAABC[C]负极(Fe):Fe–2e-=Fe2+正极(C):2Fe3++2e-=2Fe2+总反应:Fe+2Fe3+=3Fe2+I二、原电池原理的应用：从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应都可设计为原电池。哪些反应能设计成原电池?(1)设计原电池[动脑动手]有下列材料：Zn片（2片）、Cu片（2片）、导线、水果（西红柿、橙子等）、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。实践活动：水果电池[例1]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与Y组成原电池时，Y是电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为()Ａ．Ｘ＞Ｙ＞ＺＢ．Ｘ＞Ｚ＞ＹＣ．Ｙ＞Ｘ＞ＺＤ．Ｙ＞Ｚ＞ＸC因为X置换出Z,所以金属性Ｘ＞Ｚ负极的金属较活泼,所以Ｙ＞Ｘ(2)判断金属活动性的强弱一般说来:活泼金属作负极,较不活泼的金属作正极2020/2/2424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化学能与电能一、化学能转化为电能氧化反应Zn-2e-=Zn2+铜锌原电池电解质溶液失e,沿导线传递，有电流产生还原反应2H++2e-=H2↑阴离子阳离子总反应：负极正极Zn+2H+=Zn2++H2↑小结：原电池原理的应用:(1)设计原电池(2)判断金属活动性的强弱①能自发地发生氧化还原反应②有活泼性不同的两个电极(或金属与能导电的非金属)③有闭合回路或在溶液中接触形成条件④有电解质溶液1、如右图,Zn和Cu之间设有隔膜，隔膜有微孔，离子可自由通过。该装置属于原电池吗?Zn氧化CuZn+Cu2+=Zn2++Cu负正正负正Cu2+此电池的负极材料是________放电时被___________，正极材料是______，电池总反应式:。放电时，电子由___________极流向____________极，电流由____________极流向__________极，电解质溶液中的Zn2+和Cu2+移向____，但其中只有____在电极上被还原。课堂练习:2、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(D)A.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；3、某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，该金属可能为（）A、铝B、铜C、锡D、硅CC4、下列关于原电池的叙述正确的是()A、构成原电池的正极和负极必须是两种活泼的金属B、原电池中做正极的金属也可失电子C、原电池中电子流出的一极是负极，该极被氧化D、原电池放电时，电流的方向是从负极到正极5、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．abcdB．acdbC．cab.dD．bdcaB6、关于下图所示装置的叙述，正确的是(）A．铜是阳极，铜片上有气泡产生B．铜片质量逐渐减少C．电流从锌片经导线流向铜片D．氢离子在铜片表面被还原D要点一原电池的工作原理7、如图所示，电流计指针发生偏转，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C归纳：判断原电池正、负极的方法1、根据两极材料的活泼性判断：负极：较活泼的金属正极：活泼性较弱的金属或非金属2、根据电子流向或电流方向判断：电子：由负极流向正极，电流：由正极流向负极。4、根据两极发生的变化来判断：负极:(失电子)发生氧化反应，正极:(得电子)发生还原反应。3、根据离子定向移动的方向判断：阳离子：向正极移动；阴离子：向阴极移动。5、根据两极产生的现象来判断：负极:金属溶解正极:增重或有气泡。病例分析病例分析病例分析你能为她开一个药方吗？CuZn硫酸铜【探究】：Zn与CuSO4反应设计成原电池？简单原电池的设计（1）将反应:2FeCl3+Fe=3FeCl2设计成原电池。（2）判断正负极并写出电极反应。石墨FeFeCl3溶液负极（铁）：Fe－2e－=Fe2+正极（石墨）：2Fe3++2e－=3Fe2+总反应：2Fe3++Fe=3Fe2+2020/2/2439化学电池一次性电池：如干电池二次电池（可充电电池）：铅蓄电池等燃料电池：氢氧燃料电池二.发展中的化学电源干电池碱性电池（1）干电池结构及电极反应原理（1）干电池结构及电极反应原理阅读课本p42，填空：①最早使用的化学电池是；②该电池的正、负极分别是；③电流的方向是；④此类电池的基本电极反应：正极：2NH4++2e-=2NH3+H2负极：；由此知，总反应是：。锌锰电池石墨棒、Zn石墨棒→ZnZn–2e-=Zn2+2NH4++Zn=2NH3+H2+Zn2+（2）充电电池结构及电极反应原理阅读课本p43，填空：①充电电池又称，最早使用的充电电池是，放电时，化学能转变为电能；在充电时，能量的转化关系是②该电池在放电的电极反应：总反应：PbO2+Pb+4H++2SO42-⇌2PbSO4+2H2O正极材料：；负极材料：。放电充电二次电池铅蓄电池电能→化学能Pb→PbO2PbO2Pb③电子的流向是；（3）其他充电电池概述阅读课本p43，填空：①镍镉电池以为正极，为负极，以作为填充电解质。②锂离子电池是新一代的可充电绿色电池，它的优点有：。高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。CdNiO(OH)KOH用途：电脑、手表、心脏起搏器等氢氧燃料电池结构（4）高考的宠儿——新型燃料电池2H2+O2==2H2O4e-反应原理⑴氢氧燃料电池负极：2H2–4e-=4H+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-——燃料燃烧工作原理电极:Pt制作的惰性电极电解质溶液:KOH溶液2020/2/2446燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池二、发展中的化学电源2020/2/2447使用燃料电池的汽车二、发展中的化学电源小结:①燃料电池的能量转化率很高，氢氧燃料电池除能量转化率高外还可持续使用，不污染环境。②一般的可燃物均可与O2组成燃料电池，如H2、CO、CH4、乙醇等。③燃料电池一般以碱性介质作电解液，也可用酸性介质作电解液，二者电极上应式是有区别的。如甲烷-氧燃料电池在酸性介质中的电极反应为：负极：CH4+2H2O-8e-＝CO2+8H+正极：2O2+8H++8e-＝4H2O总反应式为：CH4+2O2＝CO2+