化学能与电能(第一二课时)

第二节化学能与电能重庆朝天门夜景朝天门码头夜景万州长江大桥夜景•电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便的一种清洁的二次能源，又称电力。你知道电能有哪些来源吗？思考与交流我国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•电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便的一种清洁的二次能源，又称电力。你知道电能有哪些来源吗？•与同学探讨，你能说一说火力发电有哪些利与弊吗？思考与交流资料：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。火电利与弊煤的燃烧属于氧化还原反应，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化为电能。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。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这种将化学能直接转化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、原电池的形成条件（1）、有两个活泼性不同的电极。（2）、电解质溶液负极:较活泼的金属正极:较不活泼的金属或非金属导体（3）、形成闭合回路两极用导线相连或直接接触插入同一电解质溶液中（4）、自发进行的氧化还原反应。两极一液一连线(×)(×)(√)(√)(√)(√)(×)课堂练习判断下列装置是否为原电池？硫酸铜ZnCA负极(Zn)：Zn－2e-＝Zn2+正极(Cu)：Cu2++2e-＝Cu总反应：Zn+CuSO4＝ZnSO4+CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu判断下图装置是否构成了原电池？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总反应课堂练习4、原电池电极反应的书写•1、标明正负极，负极发生失电子的氧化反应；正极发生得电子的还原反应；两极同时写出须使得失电子守恒。•2、电极反应用“=”连接，不能用“→”。•3、电极反应中若有气体生成，需用“↑”，若有固体析出，一般不用“↓”。•4、要遵守质量电荷守恒规律。•5、两极反应相加即得总反应。课堂练习指出电极名称，并写出电极反应和总反应你知道了吗？哈哈！化学也能解决医学问题？1)、根据电池的电极材料——〇AlFe硫酸〇CuFe硫酸〇CFe盐酸4、原电池的正负极判断较活泼的为负极，不活泼的或石墨、Pt为正极4、原电池的正负极判断2)、根据电流的方向或电子的流动方向或指针的偏向——e-XY电流MNAB电流流出的为正极电子流出的为负极指针偏向的为正极3)、根据两极发生的化学反应判断——X+me-=Xm-Y-ne-=Yn+4、原电池的正负极判断失电子发生氧化反应的为负极得电子发生还原反应的为正极4)、根据原电池中电解质的阴阳离子的定向移动来判断——YXH+SO42－4、原电池的正负极判断阳离子流向正极，阴离子流向负极5)、根据电极现象判断——AYX4、原电池的正负极判断不断溶解，质量减少为负极有气体产生,或质量增加或不变为正极1、下列四个装置中，导线中的电子由左边一极流向右边一极的是（）稀H2SO4ZnZn(A)稀H2SO4CuZn(B)稀H2SO4ZnC(C)C请判断下列原电池的正负极情况和电流方向硫酸铜ZnFeA硫酸铜ZnCAFeCA硫酸铜-+-+-+5.设计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结合P41科学探究,设计原电池电极材料：负极：正极：电解质溶液：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。水果电池练习Zn硫酸①石墨硫酸②〇ZnZn盐酸③〇CFe硫酸④〇FeC酒精⑤ZnPb醋酸⑥〇FeCuCuCl2溶液CuCl2溶液⑦〇ZnCu硫酸⑧硫酸本节要点:1，什么是原电池？2，构成原电池的条件是什么？3，原电池的正负极和电子流向如何断？4，原电池的工作原理是什么？小结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.MgB.FeC.AlD.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C4、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H2SO4B、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GCABD5.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．bdcaB6.一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。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+FeSO4⑦⑥(×)(√)负极：正极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu⑧(√)负极：正极：总反应：Fe－2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑或Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑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3.电子流动方向和电量关系ZnCuH2SO4外电路＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿内电路＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿电子的定向移动（负极出电子，电子回正极）离子的定向移动（阳离子移向正极，阴离子移向负极）ｅ-两极发生电极反应（负失氧，正得还）负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极：2H++2e-=H2↑(还原反应)总反应：Zn＋2H+=Zn2++H2↑负极反应失电子总数正极反应得电子总数外电路中通过的电子总数.等于等于正注意:在原电池的电解质溶液中,阴、阳离子也发生定向移动，电极名称电极材料电极反应类型电子流动方向负极正极活泼金属不活泼的金属(或石墨）氧化反应还原反应电子流出电子流向4、原电池的正负极判断阳离子→正极；阴离子→负极（内电路）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5、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－＝还原产物练习1.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2.试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池⑴.Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag⑵.2Fe3++Fe=3Fe2+(D)(Zn∣AgNO3∣C)(Fe∣Fe2(SO4)3∣C)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、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、CB、Zn、HCl溶液、CC、Zn、CuS