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1、6.1化学反应与能量变化第二课时 化学反应与电能 原电池原理应用学习目标学习目标1、通过实验探究认识化学能与电能之间转化的、通过实验探究认识化学能与电能之间转化的实质。实质。2、理解原电池的概念及工作原理和构成条件。理解原电池的概念及工作原理和构成条件。3、了解、了解干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。4、能正确书写简单化学电源的电极反应式。能正确书写简单化学电源的电极反应式。核心素养核心素养1、科学探究：认识构成原电池的条件及其原理，判断原电池的正负极。科学探究：认识构成原电池的条件及其原理，判断原电池的正负极。2、创新意识
2、：利用原电池原理能设计原电池。创新意识：利用原电池原理能设计原电池。3、宏观辨识与微观探析：宏观辨识与微观探析：会分析物质化学变化中的能量变化与物质微观会分析物质化学变化中的能量变化与物质微观结构的关系。结构的关系。我们日常使用的电能主要来自火力发电。问问：火：火电电厂是如何厂是如何产产生生电电能的？能的？发电发电原理又是什么原理又是什么？化学能化学能燃料燃料燃燃烧烧热热能能蒸汽蒸汽轮轮机机机械能机械能发电发电机机电电能能直接？直接？煤炭煤炭1、煤炭是不可再生、煤炭是不可再生资资源，会造成能源危机。源，会造成能源危机。2、煤炭燃、煤炭燃烧烧会会产产生生污污染性气体。染性气体。3、转换环节转换环
3、节多，能量多，能量损损耗大，能量的利用率低。耗大，能量的利用率低。弊弊端端 火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。其中，燃烧（氧化还原反应）是关键。一、化学能转化为电能【实验探究6-3】实验1：将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。锌片铜片现象铜片表面没有气泡产生锌片表面有气泡产生实验2：用导线连接锌片和铜片（导线中间接入一个电流表），观察现象。锌片铜片现象铜片表面有气泡产生锌片逐渐溶解电流表电流表指针发生偏转结论：有电流产生，装置中化学能转化为电能原电池原电池1、概念：将化学能直接转变为电能的装置、概念：将化学能直接转变为电能的装置AZnCuSO42H+H+2
4、、本质：氧化反应和还原反应分别在两、本质：氧化反应和还原反应分别在两 个不同的区域进行。个不同的区域进行。锌片：锌片：Zn2e=Zn2+(氧化反应氧化反应)铜片：铜片：2H+2e=H2(还原反应还原反应)CuZn-Zn2+H+H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 氧化反应氧化反应还原反应还原反应负极负极正极正极阳离子阳离子阴离子阴离子SO42-发生溶解发生溶解产生气泡产生气泡原电池总反应：原电池总反应：Zn+2H+=Zn2+H2电子流向：负极电子流向：负极 沿导线沿导线 正极正极电流方向：正极电流方向：正极 沿导线沿导线 负极负极外外电电路路内内电电路路阴离子阴离子 负极负极阳离子阳离子 正
5、极正极外电路外电路内电路内电路eI“电子不入液，离子不上岸”这样整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向移动产生电流实验探究：形成原电池的条件实验探究：形成原电池的条件怎样才能构成一个原电池呢？原电池形成条件实验装置实验装置能否构成原电池能否构成原电池结 论能不能1 1、自发进行的氧化还原反应、自发进行的氧化还原反应2 2、反应实质：一般原电池的负极和电解质溶、反应实质：一般原电池的负极和电解质溶液发生氧化还原反应液发生氧化还原反应-自发的氧化还原反应自发的氧化还原反应原电池形成条件-电极材料电极材料实验装置实验装置能否构成原电池能否构成原电池结论结论能能能能不能不能1 1、一般有两种、一般有两
6、种活泼性不同活泼性不同的金属电极（或一种的金属电极（或一种是非金属导体，如石墨）是非金属导体，如石墨）2 2、一般较活泼的金属作负极；较不活泼的金属、一般较活泼的金属作负极；较不活泼的金属、石墨等作正极石墨等作正极原电池形成条件实验装置实验装置能否构成原电池能否构成原电池结论能能不能1 1、电极材料均浸入的是、电极材料均浸入的是电解质溶液电解质溶液,或熔融的或熔融的电解质；电解质；一般原电池的负极和电解质溶液发生一般原电池的负极和电解质溶液发生氧化还原反应氧化还原反应-电解质溶液电解质溶液实验装置实验装置能否构成原电池能否构成原电池结论结论原电池形成条件能不能整个装置应构成闭合电路，整个装置应
7、构成闭合电路，导线连接，导线连接，或直接接触或直接接触能-闭合回路闭合回路原电池构成条件原电池构成条件 有活泼性不同的有活泼性不同的两种金属两种金属作电极或作电极或一种金属一种是非金属导一种金属一种是非金属导体（如石墨）体（如石墨）一般较活泼金属为负极，一般较活泼金属为负极，较不活泼金属（或非金属）为正极较不活泼金属（或非金属）为正极 电解质溶液电解质溶液 （酒精、蔗糖、酒精、蔗糖、CClCCl4 4不是电解质不是电解质）形成闭合回路形成闭合回路 能自发进行氧化还原反应能自发进行氧化还原反应导电导电下列装置能将化学能转化为电能的是（）如图所示的8个装置属于原电池的是（）（5）原电池正、负极的判
8、断方法电极名称负极正极电极材料一般活泼性较强的金属一般活泼性较弱的金属电子流向流出电子的一极流入电子的一极反应类型发生氧化反应发生还原反应离子流向阴离子移向的一极阳离子移向的一极实验现象溶解的一极增重或有气泡放出注意：注意：利用金属的活泼性判断原电池的正负极，一般是较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，但也要注意电解质溶液的性质。Mg-Al用导线连接插入H2SO4中，Mg作负极，Al作正极；若电解质是NaOH溶液，则Al作负极，Mg作正极。Cu-Al用导线连接插入H2SO4中，Al作负极，Cu作正极；若插入浓HNO3中，则Cu作负极，Al作正极。如图所示，两电极一为石墨棒，一为铁片，若电流表的
9、指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是（）A.a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为稀硫酸B.b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液C.a为正极，是石墨棒，烧杯中的溶液为稀硫酸D.b为正极，是石墨棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液C练习：练习：把把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。相连组成原电池。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经导线流向经导线流向B，则此四种
10、金属的活动性由强到弱的顺序为（则此四种金属的活动性由强到弱的顺序为（）ABCD ACDB CABD BACD ABCDACDB学习目标学习目标1、掌握构成电池的要素，掌握构成电池的要素，利用原电池原理能设计原电池。利用原电池原理能设计原电池。2、能正确书写简单化学电源的电极反应式。能正确书写简单化学电源的电极反应式。核心素养核心素养1、创新意识：利用原电池原理能设计原电池。创新意识：利用原电池原理能设计原电池。2、宏宏观观辨辨识识与与微微观观探探析析：会会分分析析物物质质化化学学变变化化中中的的能能量量变变化与物质微观结构的关系。化与物质微观结构的关系。原理：理论上任何自发的氧化还原反应都可以
11、设计成原电池一、原电池设计一、原电池设计设计方法：设计方法：1 1、根根据据总总反反应应，先先确确定定负负极极材材料料，还还原原剂剂做做负负极极，提供电子。，提供电子。2 2、再确定电解质溶液再确定电解质溶液3 3、最最后后确确定定正正极极材材料料，选选择择比比负负极极活活泼泼性性弱弱的的材料或石墨做正极。材料或石墨做正极。正负极反应式相加得到电池反应的总方程式。利用反应“FeCu2=Fe2Cu”设计一个原电池负极反应：Fe-2e-=Fe2故只能用铁做负极正极反应：Cu2+2e-=Cu，故正极材料只需要活泼性比铁弱即可，如：铜、银、石墨等电解质溶液：必修含有Cu2，为可溶性铜盐如:CuSO4溶
12、液CuSO4溶液FeCuA一个原一个原电电池的池的总总反反应应的离子方程式是的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2+Cu，该该反反应应的原的原电电池的池的组组成正确的是（成正确的是（）ABCD正极正极ZnAg石墨棒石墨棒Cu负负极极CuCuZnZn电电解解质质溶液溶液CuCl2H2SO4CuSO4FeCl2C探究简易电池的设计与制作【目的】根据原电池原理，设计和制作简易电池，体会原电池的构成要素。【用品】水果（苹果、柑橘或柠檬等），食盐水，滤纸，铜片、铁片、铝片等金属片，石墨棒，导线，小型用电器（发光二极管、电子音乐卡或小电动机等），电流表。【实验】（1）水果电池（2）简易电池水果电池中，水果的
13、作用是什么？二、原电池的应用二、原电池的应用1、加快化学反应速率加快化学反应速率一般来说，作负极的金属的活动性强于正极金属一般来说，作负极的金属的活动性强于正极金属在在锌锌与与稀稀H2SO4反反应应时时加加入入少少量量CuSO4溶溶液液，CuSO4与与锌锌发发生生置置换换反应生成反应生成Cu，从而形成，从而形成CuZn微小原电池，加快产生微小原电池，加快产生H2的速率的速率2、金属活动性强弱比较金属活动性强弱比较3、揭示钢铁腐蚀的原因、揭示钢铁腐蚀的原因钢铁中含有碳，可与钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电池反应而使钢组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀铁遭到腐蚀4 4、用于金属保
14、护用于金属保护将被保护的金属与比其将被保护的金属与比其更更活泼的金属连接活泼的金属连接原理：原理：作原电池正极的金属材料不参与反应作原电池正极的金属材料不参与反应例如：例如：要保护一个铁制的输水管道，可用导线将其要保护一个铁制的输水管道，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极，与一块锌块相连，使锌作原电池的负极，铁铁制的输水管道作原电池的正极制的输水管道作原电池的正极 稀硫酸稀硫酸ZnFe过量铁与少量稀硫酸反应，为了加快反应速率，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的总量，可以采取的措但是又不影响生成氢气的总量，可以采取的措施是（）施是（）A加入适量加入适量N
15、aCl溶液溶液B加入适量的水加入适量的水C加入几滴硫酸铜溶液加入几滴硫酸铜溶液 D再加入少量稀硫酸再加入少量稀硫酸如图下列各烧杯中都盛有海水，铁在其中腐蚀由快到慢如图下列各烧杯中都盛有海水，铁在其中腐蚀由快到慢的顺序是的顺序是（）FeABSnFeCZnFeDCuFeA.B A C DB.D C A BC.D B A CD.C B D AC电极反应式的书写书写原电池的电极反应式时，要注意保证原子守恒、电荷守恒。注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存，若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。正负极反应式相加得到电池反应的总方程式。由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。（1）装置甲中负极的电极反应式是 。（2）装置乙中正极的电极反应式是 。（3）装置丙中正极的电极反应式是 。铁及铁的化合物应用广泛，如 FeCl3 可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 。（2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应 。负极反应 。