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1、第六章 化学反应与能量第一节化学反应与能量变化第2课时化学反应与电能【学习目标】【学习目标】1.1.掌握原电池的工作原理。掌握原电池的工作原理。2.2.掌握原电池的构成条件。掌握原电池的构成条件。火力发电厂火力发电厂2015年我国发电总量构成年我国发电总量构成图图火力发电化学能间接转化为电能课本P36化学能化学能_能能_能能电能电能热机械关键！关键！？1、化石燃料是非可再生资源，会造成资源浪费2、燃烧会产生大量有害气体，污染环境3、能量经多次转换，损耗大，燃料的利用率低能否将化学能直接转化为电能呢？火力发电化学能间接转化为电能思考：试从资源、能效、对环境的影响等方面，阐述火力发电的弊端有哪些？
2、课本P36判断正误(1)火力发电是将化学能首先转化为热能，然后转化为电能的过程()(2)火力发电过程中，机械能转化为电能是整个能量转化的关键()(3)火力发电能量利用率低、环境污染大，应彻底摒弃()【实验6-3】(1)将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。(2)用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。(3)如图6-6所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。课本P36实验装置实验现象锌片_,周围有气泡产生;铜片无任何变化用导线连接锌片和铜片后，锌片_,铜片表面有_产生串联个电流表,电流表指针发生_实验结论锌与稀硫酸反应,铜与稀硫酸不反应产生氢气的
3、位置_有_产生,该装置将_能转化为_能逐渐溶解逐渐溶解气泡偏转发生改变电流化学电【思考】1、铜片没有参与反应，为什么铜片表面会产生氢气？2、为什么会有电流产生？【实验6-3】负极负极负极负极正极正极正极正极失失e氧化反应氧化反应得得e还原反应还原反应正负极得失正负极得失电子数相等电子数相等 原电池1.定义：将化学能直接转变成电能的装置，称为原电池电源2.电极：+-负极：电子流进（或电流流出）的一极正极：电子流出（或电流流进）的一极原电池从能量转变看：原电池是将从能量转变看：原电池是将能转变为能转变为的装置。的装置。从化学反应看，原电池的原理是从化学反应看，原电池的原理是中中，失去的电子经过导线
4、传递给失去的电子经过导线传递给，使氧化还原反应分别在，使氧化还原反应分别在上进行，电子通过导体定向移动，形成电流。上进行，电子通过导体定向移动，形成电流。化学化学电能电能 氧化还原反应氧化还原反应还原剂还原剂氧化剂氧化剂两个电极两个电极本质：氧化还原反应判断正误(1)HClNaOH=NaClH2O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，电子由锌极通过导线流向铜极，再由铜极通过电解质溶液到达锌极()(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()燃料电池燃料电池离子运动方向：阳正阴
5、负电子不下水、离子不上岸本质：氧化还原反应外电路：内电路：阳离子正极 阴离子负极负极正极e-正极负极电子不下水、离子不上岸离子运动方向：阳正阴负原电池工作原理原电池正负两极的判断方法电子流向：离子流向：电极材料：得失电子：电极现象：电子流出的一极是负极；电子流入的一极是正极阴离子移向的为负极；阳离子移向的为正极较活泼金属为负极；较不活泼金属、非金属导体(石墨)为正极负极发生氧化反应；正极发生还原反应溶解、质量减小的为负极；电极增重或有气体产生的为正极原电池正负两极的判断方法【当堂检测】【当堂检测】1 1、判断下列原电池的正负极、判断下列原电池的正负极ZnCu稀硫酸ZnFeA稀硫酸CZnFeCA
6、稀硫酸A稀硫酸A-+-+-+-+2、下列有关原电池的说法中正确的是()A在外电路中，电子由负极经导线流向正极B在内电路中，电子由正极经电解质溶液流向负极C原电池工作时，正极表面一定有气泡产生D原电池工作时，一定不会伴随着热能变化A原电池的构成条件（无电流）Ag（有电流）构成条件1：能自发进行的、放热的氧化还原反应铜-锌-稀硫酸原电池中，铜换成石墨棒能不能产生电流？构成条件2：活泼性不同,可以导电的两极负极:较活泼的金属；正极:较不活泼的金属或非金属导体(石墨)原电池的构成条件构成条件3：电极需插进电解质溶液中（无电流）（有电流）原电池的构成条件电解质溶液一般要能和某极发生氧化还原反应电解质溶液
7、一般要能和某极发生氧化还原反应构成条件4：必须形成闭合回路（无电流）（有电流）原电池的构成条件当堂检测：1、判断能否构成原电池？原电池的构成条件活泼性不同电解质闭合回路氧化还原2、理论上不能设计为原电池的化学反应是（）ACH4+2O2=CO2+2H2OB2FeCl3+Fe=3FeCl2C2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2DHNO3+NaOH=NaNO3+H2OD本质：氧化还原反应，发生电子的转移本质：氧化还原反应，发生电子的转移当堂检测3.下列装置中能够组成原电池的是_(填序号)，其他不能构成原电池的试分别说明理由：_。中只有一个电极，中两个电极的活泼性相同，中酒精为非电解质
8、溶液，不能导电，中电解质溶液(内电路)未形成闭合回路当堂检测4.根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题：(1)若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为_(填电极名称)，判断依据：_；铜电极的名称是_，溶液中的Cu2移向_(填“Cu”或“X”)电极。负极锌的活泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强)正极Cu(2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为_(填电极名称)，判断依据：_；铜电极的名称是_，溶液中的Ag移向_(填“Cu”或“X”)电极。正极铜的活泼性比银强(或Cu的还原性比Ag强)负极X当堂检测已知：金属已知：金属Sn、Pb与盐酸反应快慢无法区别，另锡与盐酸反应快慢无法区别，另锡与铅的颜色相近。与铅
9、的颜色相近。设计实验比较金属设计实验比较金属Sn、Pb的活泼性。的活泼性。原电池原理的应用金属活泼性判断1两电极均为金属（设还原性：两电极均为金属（设还原性：AB)n电极名称A极为负极n反应类型A极为氧化反应n电子流向A极电子流出n反应现象A极无气泡A极溶解02040103方法 把把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。原电池。若若A、B相连时，相连时，A为负极；为负极；C、D相连时，相连时，D上产生大量气泡；上产生大量气泡；A、C相连时，电流由相连时，电流由C经导线流向经导线流向A；B、D相连时，电子由相连时，电子由D经导线
10、流向经导线流向B。则此则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为种金属的活动性由强到弱的顺序为ABCDACDBCABDBACDABCDACDB金属活泼性判断1实验室制取氢气时，常在稀硫酸中加入少量的硫酸铜溶液，其目的是什么？HHHH加快反应速率2锌与置换出的铜形成锌与置换出的铜形成原电池原电池，加快加快了锌与酸的反应速率。了锌与酸的反应速率。原电池中，氧化反应和还原反应分别在两原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。减小，使反应速率增大。【当堂检测】过量铁与少量稀硫酸反应，为了加快反应速率，但是又不影响生成氢气
11、的总量，可以采取的措施是()A加入适量NaCl溶液 B加入适量的水C加入几滴硫酸铜溶液D再加入少量稀硫酸C加快反应速率2金属的保护金属的保护3使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。思考：船身如何防腐蚀的？用牺牲锌块（作负极）的方法来保护船身（作正极）船身上装锌块船身上装锌块在图上标出电子和电流的流动方向，判断正负极，写出电极反应式和总反应式。H2SO4(aq)ZnCu负极():.正极():.总反应式:.e-IZnCuZn2e-=Zn2+2H+2e-=H2Zn+2H=Zn2+H2电极反应式书写负极反应：还原剂ne=氧化产物一般电极本身失电子Rne=Rn负极溶解，质量减小正极反应：氧化剂ne=
12、还原产物一般电解质溶液中的阳离子得电子2H2e=H2气体放出或Tnne=T质量增大根据得失电子守恒，将正负反应式相加，得到总电极反应式。若电极产物与电解液中的粒子反应，要求一并写入电极反应式。设计原电池设计原电池4在图上标出电子和电流的流动方向，判断正负极，写出电极反应式和总反应式。CuSO4(aq)ZnCu负极():.正极():.总反应式:.e-IZnCuZn2e-=Zn2+Cu2+2e-=CuZn+Cu2+=Zn2+Cu电极反应式的书写H2SO4(aq)负极():.正极():.总反应式:.AgFeIe-FeAgFe2e-=Fe2+2H+2e-=H2Fe+2H+=Fe2+H2如果将Cu改成C
13、，还能形成原电池吗？能；一样正负极和总反应式一样吗？设计原电池设计原电池4设计原电池装置证明Fe3+的氧化性比Cu2+强。(1)写出能说明氧化性Fe3+大于Cu2+的离子方程式:_。(2)若将上述反应设计成原电池,电极反应式为负极:_。正极:_。2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+Cu-2e-=Cu2+2Fe3+2e-=2Fe2+(3)画出装置图,指出电极材料和电解质溶液:设计原电池设计原电池4(1)将已知氧化还原反应拆分成两个半反应氧化反应：还原剂ne=氧化产物负极还原反应：氧化剂ne=还原产物正极正极反应式负极反应式电池总反应式(2)根据总反应式并结合两个半反应，找出正、负极材料及电解质溶液
14、电极材料的选择：选活泼性较强的金属作负极，活泼性较弱的金属或能导电的惰性材料（如石墨）作正极。电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能与负极发生反应，可参照总反应式选择电解质溶液。设计原电池的一般思路1.以FeCuSO4=FeSO4Cu为例设计原电池电极反应式材料选择装置负极：_正极：_负极：_正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可)电解质溶液：溶液FeCuSO4Fe2e=Fe2Cu22e=Cu当堂检测当堂检测2下列有关原电池的说法正确的是下列有关原电池的说法正确的是()A将反应将反应2Fe3Fe=3Fe2设计为原电池，则可用设计为原电池，则可用Zn为负极，为负极，Fe为为正极，
15、正极，FeCl3为电解质为电解质B铜片和铝片用导线连接后插入浓硝酸中，铜作负极铜片和铝片用导线连接后插入浓硝酸中，铜作负极C铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极D铝片和镁片用导线连接后插入铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中，溶液中，Mg较活泼作负极较活泼作负极B(1)若a电极为铝,b电极为锌,X为稀硫酸,则a、b各为什么电极?(2)若a电极为铝,b电极为锌,X为浓硫酸,则a、b各为什么电极?(3)若a电极为铜,b电极为石墨,则X是什么才能使该装置构成原电池?【拓展思考】如图所示原电池装置,试判断其电极情况:a为负极,b为正极。因
16、为铝的活动性大于锌。a为正极,b为负极。因Al可被浓硫酸钝化而不能继续反应,而锌可以与浓硫酸反应,锌失电子发生氧化反应,故铝电极为正极,锌电极为负极。石墨是稳定的电极,一般不发生反应,若使该装置构成原电池,则应使铜作负极,电解质溶液X应与铜发生反应。故可选AgNO3溶液或硝酸溶液或FeCl3溶液等。(2)在判断原电池正负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱还要考虑电解质溶液的特点。MgAl和稀盐酸构成的原电池中，Mg作负极，Al作正极；而若把稀盐酸换为NaOH溶液，Al作负极，Mg作正极。AlCu和NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极；而若把NaOH溶液换为浓硝酸，Cu作负极。【注意】(1)
17、原电池一般负极参加反应,表现为溶解、质量减小。但负极参加反应,质量不一定减小。如铅蓄电池放电时,负极反应为Pb-2e-+SO42-=PbSO4,负极质量不但没有减小,反而增加。设计原电池设计原电池41.一次电池(1)特点：电池放电后充电(内部的氧化还原反应逆向进行)，如锌锰干电池、碱性锌锰干电池、锌银电池（钮扣电池）等。(2)锌锰干电池的构造如图所示。锌筒为，电极反应是。石墨棒为，最终被还原的物质是。NH4Cl糊的作用是。不能无法负极正极二氧化锰作电解质溶液Zn2e=Zn2化学电池课本P38电极反应式：负极：正极：总反应：Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O
18、普普通通锌锌锰锰干干电电池池Zn-2e-=Zn2+2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O特点：制作简单、价格便宜、便于携带;但不能充电,放电时间短,电压下降快化学电池1.一次电池课本P382.二次电池化学电池镍氢电池铅酸蓄电池锂离子电池课本P38铅酸蓄电池的电极反应：2.二次电池化学电池思考：1.负极的质量是增加还是减重？2.阴阳离子往那个方向迁移？3.溶液中PH值如何变化？汽车的启动电源常用蓄电池。其结构如图所示，放电时其电池反应如下：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。根据此反应判断，下列叙述中不正确的是：APb作为负极，失去电子，被氧化BPbO2得电
19、子，被还原C负极反应是Pb+SO42-2e-=PbSO4D电池放电时，溶液酸性增强当堂检测D(1)概念：一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。(2)优点：具有清洁、安全、高效等特点；能量转化率可以达到 _ 以上；反应物不在电池内部，而是从外部提供，供电量易于调节。(3)燃料电池常用的燃料有：、乙醇等；常用氧化剂：氧气。80%氢气甲烷3.燃料电池化学电池课本P39(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)充电电池可以无限制地反复充电、放电()(4)氢氧燃料电池比氢气直接燃烧发电能量利用率高()当
20、堂检测1.判断正误判断正误2下列有关锌锰干电池的说法中正确的是()A锌外壳是负极材料，石墨棒是正极材料B在外电路中电子从石墨棒流向锌外壳C在外电路中电流从锌外壳流向石墨棒D在电池内部阳离子从石墨棒向锌外壳移动A当堂检测当堂检测3下列关于化学电源的说法正确的是()A干电池放电之后还能再充电B充电电池在放电和充电时都将化学能转化为电能C充电电池可以无限制地反复放电、充电D氢氧燃料电池是一种环境友好型电池D当堂检测介质电池总反应：电池总反应：2H2+O2=2H2O酸性负极负极正极正极中性负极负极正极正极碱性负极负极正极正极氢氧燃料电池2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH-4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-注意：1.燃料电池不燃烧，不写“点燃”条件。2.电极不参与反应，一般正负电极都为Pt。3.输入燃料的一极为负极，输入O2的一极为正极。4.电解质酸碱性不同，电极反应不同：在碱溶液中，不可能有H出现；在酸溶液中，不可能出现OH-。燃料电池的规律