《化学能与电能》10

新课标人教版化学必修Ⅱ第二章第二节化学能与电能

(共4课时）有些人把能源分为一次能源和二次能源，请问太阳能和电能属于那一类呢？一次能源：直接从自然界取得的能源，例如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等。想一想二次能源：一次能源经过加工、转换得到的能源，例如电力、蒸汽等。资料卡片在我们学习、生活、工作中用到哪些电器？

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。2001年我国发电总量构成估计在2050年火电仍居首位一、化学能转化为电能1、火力发电原理及过程看图，简述火力发电的工作原理？燃烧蒸汽发电机化学能热能

机械能

电能火力发电优点:a.我国煤炭资源丰富,廉价方便;b.电能清洁安全,又快捷方便。火力发电缺点:a.排出大量的温室效应气体b.有废气可能导致酸雨c.废料废水d.储量有限e.能量转换效率低1.请大家根据图2-8分析火力发电具有哪些优缺点？思考：3.煤燃烧的本质是什么？4.能否将化学能直接转变为电能供我们使用呢？氧化剂与还原剂之间发生电子转移，即氧化还原反应思考：阅读P40有关内容，再观看实验。2.火力发电的关键是什么？煤的燃烧现象:【实验2-4-1】分别把锌片和铜片插入到稀H2SO4中,观察现象。现象：锌片上有气泡,铜片上没有气泡Zn+2H+

＝Zn2++H2↑【实验2-4-2】再用导线把锌片和铜片连接起来，观察铜片上有无气泡产生？在导线中间接入一个电流表，观察电流表的指针是否偏转?A[实验现象]铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，电流表的指针发生偏转。[实验结论]有电流产生，装置中化学能转化为电能。2、原电池学与问根据你所了解的电学知识，你知道电子是怎样流动的吗？你如何判定装置的正、负极？(1)定义:将化学能转变为电能的装置。

电子由锌片经导线流向铜片，电流由铜片流出，从锌片流入。2、原电池

(1）定义:把化学能转变为电能的装置负极：电子流出的一极，发生氧化反应负极反应：正极：电子流入的一极，发生还原反应正极反应：稀H2SO4ZnCu总反应式：Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑①活泼金属→发生氧化反应→向外线路提供电子→原电池的负极；②不活泼金属（或石墨）→发生还原反应→接受外线路提供的电子→原电池的正极。③溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极。稀H2SO4ZnCu（2）原电池的工作原理：氧化还原反应(3）原电池的构成条件

练习：请同学们根据原电池的原理，指出下列原电池的正极与负极分别是什么？写出电极反应方程式和总反应方程式；标出电子、阴阳离子移动方向。负极反应：Fe-2e-=Fe2+

正极反应：Cu2++2e-=Cu总反应式：Fe+Cu2+=Fe2++Cu+--e-SO42-Cu2+实验探究形成原电池的条件（可以）（可以）（可以）（不可以）形成条件一：活泼性不同的两个电极负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等第一组实验（可以）（不可以）形成条件二：电极需插在电解质溶液中；实验探究形成原电池的条件第二组实验形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）（可以）实验探究形成原电池的条件第三组实验①两种活泼性不同的金属（或一种金属和另一种非金属导体）构成电极；②两电极插入电解质溶液；③电极用导线相联构成闭合回路；④一个自发进行的氧化还原反应。(3）原电池的构成条件原电池工作原理：小结电解质溶液失e-，沿导线传递，有电流产生阳离子负极正极阴离子室温室温(4)判断原电池正、负极的方法①由组成原电池的两极材料判断：一般是活泼的金属为负极；活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。②根据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。③根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。④根据电极反应现象来判断：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。小练习1．哪种装置可以形成原电池？2．指出正、负极及所发生的反应？3．电子的流动方向如何？练习科学探究1(P41)有下列材料：Zn片（2片）、Cu片（2片）、导线、水果（西红柿、苹果等）、电流计，请设计一个装置使电流计指针发生转，并画出设计草图。水果电池Zn科学探究2你知道了吗哈哈！化学也能解决医学问题？（5）原电池原理的应用①制作干电池、蓄电池、高能电池等。以原电池进行的氧化还原反应的速率大于以非原电池形式进行的氧化还原反应。②

加快氧化还原反应速率

如相同条件下，纯锌粒和粗锌粒与同浓度的稀硫酸反应的速率一样吗？为什么？例: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．a>b>c>dB．a>c>d>bC．c>a>b.>dD．b>d>c>aB（5）原电池原理的应用③比较金属活动性强弱

例：请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。1、电解液：2、电极材料：负极

，正极

。3、电极反应式：负极:.正极:

.

Fe－2e-=Fe2+Cu2++2e-=Cu铁铜、石墨或比铁不活泼的其他金属硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液④设计原电池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练习练习：请根据反应:2Fe3++Fe

=3Fe2+设计原电池，你有哪些可行方案?Fe-CuFeCl3Fe-CFe(NO3)3Fe-AgFe2(SO4)3正负极材料电解质溶液正极反应：负极反应：2Fe3++2e-=2Fe2+

Fe-2e-=2Fe2-二、发展中的化学电源干电池碱性电池蓄电池锂离子电池燃料电池银锌钮扣电池二、发展中的化学电源1、干电池锌锰干电池：属于一次性电池负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+

正极（石墨）：2NH4++2e-=2NH3↑+2H2↑总反应：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+2H2↑特点：a：一次性电池，不可逆b：用KOH代替NH4Cl能提高性能，延长寿命广泛用于卡式录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等。用途：2、充电电池：充电电池又称二次电池，能够重复使用至一定的周期。

铅蓄电池：最早使用的充电电池，它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中。铅蓄电池:负极:Pb+SO42--2e-==PbSO4

正极:PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O(-)(+)Pb+PbO2+4H++2SO42-==2PbSO4+2H2O特点：电池总反应式：二次电池,可再次充电使用镍镉充电电池：它是一种体积小，具有残留性记忆的充电电池，可重复使用500次以上。它以Cd为负极，NiO(OH)为正极，KOH为电解液。广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等，但有毒。锂离子电池：它是新一代可充电的绿色电池，现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗电器的主流。2-14锂离子电池燃料电池：它是一种高效、环境友好的发电装置。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。燃料电池由3个主要部分组成：燃料电极（负极）；电解液；空气／氧气电极（正极）。3、燃料电池氢氧燃料电池的工作原理是：负极氢气被氧化失去电子，或称“燃烧掉了”。这些电子流到电池的正极，同时，产生的H+通过电解液被送到正极。在正极，氧气吸收电子后同H+发生反应。这一反应的产品是电流、热量和水。氢氧燃料电池氢氧燃料电池，电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液。正极：O2+4e-+2H2O==4OH-负极：2H2

–4e-+4OH-==4H2O总反应式：2H2+O2==2H2O特点：高效,环境污染少,外加设备供给燃料和氧化剂。介质电池反应：

2H2+Ｏ２=2H2O

酸性负极正极中性负极

正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-【知识拓展】新型燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应：负极：CH4+10OH--8e-＝CO32-+7H2O正极：2O2+4H2O+8e-＝8OH-总反应：CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O2-16使用燃料电池的汽车1、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为：

在此电池放电时,负极上发生反应的物质是（

）

(A)Ag

(B)Zn(OH)2

(C)Ag2O

(D)Zn放电充电2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2OD练习2、碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—