2.2.1化学能与电能

1、化学能与电能,（第一课时）,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。,什么是火力发电，火力发电的原理是什么？ 指出火电站中从开始到结束能量是怎样转化的？ 火力发电的利与弊是什么？,火电站的工作原理,化学能转化成电能的工作系统,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,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.,火力发电优点:,思考与交流：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？,a、改进火力发电,b、研究新的发电方式,方式之一就是尝试将化学能直接转化为电能。

2、就像电池。其好处就是减少中间环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。,生活中的电池,普通干电池,手机电池,钮扣电池,笔记本电脑 专用电池,摄像机 专用电池,“神六”用 太阳能电池,我国自主研发的燃料电池车,神舟六号,Zn与Cu插入稀硫酸的现象与解释,锌片表面有气泡,铜片表面无气泡,铜与稀硫酸不反应,锌与稀硫酸反应,?,铜片有大量气泡,锌片表面有气泡 铜片表面无气泡,一,3.原电池,把化学能转变为电能的装置.,动画 模拟,化学能 电能,失,得,Zn2e- Zn2+,2H+ 2e- H2,负极,正极,Zn+ 2H+ Zn2+ + H2,有气体产生,Zn片溶解,氧化反应,还原反应,锌片（负

3、极）：,铜片（正极）：,原电池总反应：,Zn-2e-=Zn2+,2H+2e-=H2,电极反应：,Zn + 2H+ = Zn2+ + H2,原电池的工作原理,思考,1.正极材料铜是否参与反应？,没有 电极材料可以金属也可以是非金属或金属氧化物等多种导电体。电极本身可能直接参与氧化还原反应、也可能仅仅充当电子的媒介而本身并不发生氧化还原反应。,Zn与Cu插入稀硫酸的现象与解释,锌片表面有气泡,铜片表面无气泡,铜与稀硫酸不反应,锌与稀硫酸反应,?,铜片有大量气泡,锌片表面有气泡 铜片表面无气泡,一,原电池的构成条件：,(1)有两个活泼性不同的电极,(2)有电解质溶液,(3)能形成闭合回路,有自发的氧

4、化还原反应发生,分组实验：实验探究二,不能,活动性不同的两个电极,能,能,不能,不能 能 能,电极必须插在电解质溶液中,分组实验：实验探究二,能 不能,两极相连形成闭合回路,分组实验：实验探究二,原电池的构成条件：,(1)有两个活泼性不同的电极,(2)有电解质溶液,(3)能形成闭合回路,有自发的氧化还原反应发生,简单原电池的正负极和电子流向如何判断？,负极（）：,电 子,电 流,是不活泼金属或非金属，,正极（+）：,是活泼金属，,本身失去电子，,发生氧化反应。,进电子 ，,本身不反应，,得电子发生还原反应。,是溶液中的阳离子,要用到金属活动性顺序表：,注意：,K,Ca,Na,Mg,Al,Zn,

5、Fe,Sn,Pb,(H),Cu,Hg,Ag,Pt,Au,活泼性，还原性依次减弱。,【思考】,Ag,Fe,总反应Cu+2Ag+=Cu2+2Ag,Fe+2Ag+=Fe2+2Ag,正极：2Ag+2e-=2Ag,正极：2Ag+2e-=2Ag,负极：Cu-2e-=Cu2+,负极：Fe-2e-=Fe2+,设计简单原电池 （拓展）,例1、请同学们根据反应， Cu2FeCl3= 2FeCl2+CuCl2 设计一组原电池 （1）画出该原电池的示意图 （2）分析其正、负极材料 （3）写出正、负极电极反应式,示意图,（2）正极材料：碳棒（或Pt） 正极反应式： 2 Fe3+ 2e-2Fe2+,（1）负极材料：铜（C

6、u） 负极反应式： Cu-2e-Cu2+,原电池设计思路：,能自发进行的氧化还原反应,两个活泼性不同的电极（负极为反应中失电子的，正极不定，但是一定不能比负极更活泼）,电解质溶液（一般为反应中的氧化剂）,闭合回路,原电池的本质-将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分开在两极进行,1.下列装置中能组成原电池形成电流的是( ),反馈练习：,C,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,2H+2e- =H2,Zn-2e- =Zn2+,Zn+2H+=Zn2+H2,Zn+H2SO4=Zn

7、SO4+H2,(离子方程式）,（化学方程式）,电极反应,正极：,负极：,（氧化反应）,（还原反应）,阳离子,思 考 题1,请根据反应 Fe + Cu2+ = Fe 2+ Cu 设计原电池，你有哪些可行方案? 原电池的正极与负极分别是什么？写出电极反应式和总反应方程式。,连接,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？,思 考 题2,【练习】,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、 XYZ B、 XZY C、 YXZ D、 YZX,C,2、如图所示，在铁圈和银

8、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（ ）,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；,D,1-2.火力发电的原理及火力发电的利弊 3.原电池：原 电 池 原 理 原电池的构成条件 构成电极：两种活泼性不同的金属（或一种金属和另一种非金属导体）；电解质溶液；电极用导线相联构成闭合回路；如何判断正负极 原电池设计思路 4.化学电池的本质-氧化还原反应,小结,例2、设计CuAlHNO3原电池请确定正负极,+,-,-,+,归纳总结： 原电池电极反应物的确定方法,更易与电解

9、质溶液反应的一极为负极,(1)实验探究：原电池及其原理。,实验2-4,第一小组：实验探究一,实验1:锌片插入稀硫酸中,实验2:铜片插入稀硫酸中,第一小组：实验探究一,实验3:锌片和铜片用导线连接插入稀硫酸中,实验4:锌片和铜片导线连接插入稀硫酸中，导线间接上电流表,第二小组：实验探究一,第二小组：实验探究一,动画模拟铜锌原电池的微观原理,探究原电池的工作原理铜锌原电池反应动画模拟.swf,师生互动、分析现象、总结规律：,原电池：把化学能转变为电能的装置。,原电池的构成条件 1.有两种活动性不同的金属 （或非金属导体）作电极； 2.电极材料均插入电解质溶中； 3.形成闭合回路。 4.常温下，能自发发生的氧化还原 反应作为依据。,归纳总结：,1.下列装置中能组成原电池形成电流的是( ),反馈练习：,C,2、下列装置哪些属于原电池，请说明理由。如是，请指出正极、负极。,反馈练习：,3、组合原电池(点击此处),反馈练习：,电池的发明史,原电池的雏形,理论解释 ：生物电观点！,1780年，伽伐尼(Galvani,L.) 青蛙抽搐实验。,伏打对生物电观点的质疑 （Volta,A.1745-1827）,1800年建立伏打电堆模型。,伏打电池是 实用电池的开端。,水果电池,动手实践：,土豆,萝卜,西红柿,（六）课堂小结,一、化学能与电能的相互转