化學(xué) 第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第二節(jié) 化學(xué)能與電能 第1課時(shí)2 新人教版必修2

第1課時(shí) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能【思考與交流思考與交流】化學(xué)反應(yīng)不僅有新物質(zhì)生成，同時(shí)還伴隨著能量化學(xué)反應(yīng)不僅有新物質(zhì)生成，同時(shí)還伴隨著能量的變化，但這種能量的變化的變化，但這種能量的變化通常以熱能通常以熱能形式表現(xiàn)形式表現(xiàn)出來(lái)，那么有沒(méi)有以出來(lái)，那么有沒(méi)有以電能電能形式表現(xiàn)出來(lái)的時(shí)候呢形式表現(xiàn)出來(lái)的時(shí)候呢，試舉例說(shuō)明。，試舉例說(shuō)明。水電水電17.6%17.6%其他其他1.2%1.2%20012001年我國(guó)發(fā)電總量構(gòu)成圖年我國(guó)發(fā)電總量構(gòu)成圖火力火力81.2%【火力發(fā)電原理及過(guò)程火力發(fā)電原理及過(guò)程】思考：火力發(fā)電的過(guò)程能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？思考：火力發(fā)電的過(guò)程能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？化學(xué)能（燃料）燃燒熱能蒸汽 機(jī)械能（渦輪機(jī)）發(fā)電機(jī)電能思考：火力發(fā)電有什么缺點(diǎn)？思考：火力發(fā)電有什么缺點(diǎn)？1.煤炭是非可再生資源，會(huì)造成能源危機(jī)煤炭是非可再生資源，會(huì)造成能源危機(jī)2.煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生污染性氣體煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生污染性氣體3.經(jīng)多次轉(zhuǎn)換，能量損耗大，燃料的利用率低經(jīng)多次轉(zhuǎn)換，能量損耗大，燃料的利用率低直接？直接？將銅片和鋅片分別插入稀硫?qū)~片和鋅片分別插入稀硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象并解釋原因。酸溶液中，觀察現(xiàn)象并解釋原因。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2一一4 稀稀H2SO4ZnCu現(xiàn)象：現(xiàn)象：解釋：解釋：Zn片上有氣泡（片上有氣泡（H2），），Zn片逐溶解；片逐溶解；Cu片無(wú)明顯現(xiàn)象。片無(wú)明顯現(xiàn)象。Zn+2H+=Zn2+H2 將銅片和鋅片用導(dǎo)線連接插將銅片和鋅片用導(dǎo)線連接插入稀硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象并解釋原因入稀硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象并解釋原因。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2-4 稀稀H2SO4ZnCu現(xiàn)象：現(xiàn)象：解釋：解釋：Zn片逐漸溶解但無(wú)氣泡；片逐漸溶解但無(wú)氣泡；Cu片上有氣泡（片上有氣泡（H2）；）；電電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。？G【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象剖析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象剖析】Zn片逐漸溶解但無(wú)氣泡；片逐漸溶解但無(wú)氣泡；Cu片上有氣泡（片上有氣泡（H2）；）；電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。指針偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電路中有電流通過(guò)，說(shuō)指針偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電路中有電流通過(guò)，說(shuō)明發(fā)生了電子定向移動(dòng)。明發(fā)生了電子定向移動(dòng)。Zn 比比Cu活潑，用導(dǎo)線連在一起時(shí)，活潑，用導(dǎo)線連在一起時(shí)，Zn片失片失去的電子（去的電子（Zn2e=Zn2+）變成）變成Zn2+進(jìn)入進(jìn)入溶液，電子經(jīng)導(dǎo)線流向溶液，電子經(jīng)導(dǎo)線流向Cu片，片，溶液中的溶液中的H由于電場(chǎng)作用下移向由于電場(chǎng)作用下移向Cu片得電子被還原成片得電子被還原成H2（2H+2e=H2）整個(gè)裝置能量是怎樣整個(gè)裝置能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？轉(zhuǎn)化的？一、原電池一、原電池1.1.定義：定義：將將化學(xué)能化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成直接轉(zhuǎn)變成電能電能的裝置，的裝置，稱為原電池稱為原電池電源電源2.2.正負(fù)極：正負(fù)極：+-負(fù)極：負(fù)極：電子流進(jìn)（或電流流出）的一極電子流進(jìn)（或電流流出）的一極正極：正極：電子流出（或電流流進(jìn)）的一極電子流出（或電流流進(jìn)）的一極一、原電池一、原電池3.3.電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：電極材料電極材料原電池正負(fù)極原電池正負(fù)極電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)Zn片片Cu片片電極總離子反應(yīng)電極總離子反應(yīng)負(fù)極負(fù)極正極正極Zn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+2H2H+2e+2e-=H=H2 2氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)Zn+2HZn+2H+=Zn=Zn2+2+H+H2 2（兩個(gè)電極反應(yīng)之和）（兩個(gè)電極反應(yīng)之和）小結(jié)：小結(jié)：負(fù)極負(fù)極失去電子失去電子的一極的一極氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)活性強(qiáng)活性強(qiáng)正極正極得到電子得到電子的一極的一極還原反應(yīng)還原反應(yīng)活性弱活性弱e-e-e-_外電路：外電路：內(nèi)電路：內(nèi)電路：陽(yáng)離子陽(yáng)離子正極正極陰離子陰離子負(fù)極負(fù)極負(fù)極負(fù)極正極正極e-這樣整個(gè)電路構(gòu)成了閉合回路，帶電粒子的定向這樣整個(gè)電路構(gòu)成了閉合回路，帶電粒子的定向移動(dòng)產(chǎn)生電流移動(dòng)產(chǎn)生電流一、原電池一、原電池4.4.工作原理：工作原理：正極正極負(fù)極負(fù)極 H2SO4(aq)CuSO4(aq)ZnCu負(fù)極負(fù)極():.正極正極():.總反應(yīng)式總反應(yīng)式:.負(fù)極負(fù)極():.正極正極():.總反應(yīng)式總反應(yīng)式:.課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)出電子的流動(dòng)方向和電流方向請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)出電子的流動(dòng)方向和電流方向,并判斷正負(fù)極，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式并判斷正負(fù)極，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式.AgFeIe-e-IFeAgFe2e-=Fe 2+2H+2e-=H2Fe+2H+=Fe 2+H2ZnCuZn2e-=Zn2+Cu2+2e-=CuZn+Cu2+=Zn2+Cu回憶思考：通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)想想原電池是由哪幾部分組成的，構(gòu)成原電池的條件又有哪些一、原電池一、原電池組成：兩電極、導(dǎo)線、電解質(zhì)溶液以及容器組成：兩電極、導(dǎo)線、電解質(zhì)溶液以及容器構(gòu)成條件猜想構(gòu)成條件猜想：電極有關(guān)電極有關(guān)-相同的電極材料相同的電極材料導(dǎo)線有關(guān)導(dǎo)線有關(guān)-切斷導(dǎo)線切斷導(dǎo)線電解質(zhì)溶液有關(guān)電解質(zhì)溶液有關(guān)-非電解質(zhì)非電解質(zhì)不可不可實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究:形成原電池的條件形成原電池的條件結(jié)論：有兩種活動(dòng)性不同的金屬作電極有兩種活動(dòng)性不同的金屬作電極實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究:形成原電池的條件形成原電池的條件有兩種活潑性不同的金屬有兩種活潑性不同的金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體）作電極（或一種是非金屬導(dǎo)體）作電極其中:較活潑的金屬作負(fù)極較活潑的金屬作負(fù)極較不活潑的金屬、石墨等作正極較不活潑的金屬、石墨等作正極可以可以結(jié)論：實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究:形成原電池的條件形成原電池的條件結(jié)論：整個(gè)裝置構(gòu)成閉合電路整個(gè)裝置構(gòu)成閉合電路不可不可實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究:形成原電池的條件形成原電池的條件結(jié)論：電極材料均浸入的是電極材料均浸入的是電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液不可不可實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究:形成原電池的條件形成原電池的條件結(jié)論：一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng) u不可不可一、原電池一、原電池5.5.原電池的形成條件：原電池的形成條件：兩極一液一連線兩極一液一連線 兩種活潑性不同的金屬兩種活潑性不同的金屬（或其中一種為能導(dǎo)電的非金（或其中一種為能導(dǎo)電的非金屬，如屬，如“碳棒碳棒”）作電極作電極 其中較活潑金屬為負(fù)極。較不活潑金屬（或非金屬其中較活潑金屬為負(fù)極。較不活潑金屬（或非金屬）為正極（）為正極（正極一般不參與電極反應(yīng)，只起導(dǎo)電作用正極一般不參與電極反應(yīng)，只起導(dǎo)電作用）；特殊特殊AI-Mg-NaOH是是Al作負(fù)極作負(fù)極Fe-Cu-HNO3（濃）是（濃）是Cu作負(fù)極作負(fù)極 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液 形成閉合回路形成閉合回路 能自發(fā)地發(fā)生能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)酒精、蔗糖、四氯化碳不行酒精、蔗糖、四氯化碳不行AAAAAAZn CuFe C(石墨石墨)Zn CuZn ZnFe CuSi C(石墨石墨)稀稀H2SO4 CuSO4 溶液溶液 稀稀H2SO4 稀稀H2SO4 A B C DZn CuA稀稀H2SO4 酒精酒精 稀稀H2SO4 E F G H1.202.某金屬能跟稀鹽酸作用放出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是()A.Mg B.Fe C.Al D.CuB3.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的 PH()A.不 B.先變大后變小 C.逐漸變大 D.逐漸變小C4.4.如圖裝置，電流表如圖裝置，電流表G G發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)A A極逐極逐漸變粗，漸變粗，B B極逐漸變細(xì)，極逐漸變細(xì)，C C為電解質(zhì)溶液，則為電解質(zhì)溶液，則A A、B B、C C應(yīng)是下列各組中的哪一組（應(yīng)是下列各組中的哪一組（）A A、A A是鋅，是鋅，B B是銅，是銅，C C為稀為稀H H2 2SOSO4 4 B B、A A是銅，是銅，B B是鋅，是鋅，C C為稀硫酸為稀硫酸 C C、A A是鐵，是鐵，B B是銀，是銀，C C為為AgNOAgNO3 3溶液溶液 D D、A A是是AgAg，B B是鐵，是鐵，C C為為AgNOAgNO3 3溶液溶液 A A C CA AB BD5.5.把把a(bǔ) a、b b、c c、d d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a a、b b相連時(shí)，相連時(shí)，a a為為負(fù)極；負(fù)極；c c、d d相連時(shí)，電流由相連時(shí)，電流由d d到到c c；a a、c c相連時(shí)相連時(shí)，c c極上產(chǎn)生大量氣泡，極上產(chǎn)生大量氣泡，b b、d d相連時(shí)，相連時(shí)，b b上有大上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為弱的為()()A Aa b c d Ba b c d Ba c d b a c d b C Cc a b d Dc a b d Db d c a b d c a B判斷原電池正、負(fù)極的方法判斷原電池正、負(fù)極的方法1 1、由組成原電池的兩極材料判斷：、由組成原電池的兩極材料判斷：一般是活潑的金屬為負(fù)極一般是活潑的金屬為負(fù)極活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極2 2、根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷：、根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷：電子流出的一極是負(fù)極，電子流進(jìn)的一極是正極電子流出的一極是負(fù)極，電子流進(jìn)的一極是正極4 4、根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來(lái)判斷：、根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來(lái)判斷：發(fā)生氧化反應(yīng)的是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的是正極發(fā)生氧化反應(yīng)的是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的是正極【歸納小結(jié)歸納小結(jié)】5 5、電極反應(yīng)現(xiàn)象：、電極反應(yīng)現(xiàn)象：不斷溶解，質(zhì)量減少為負(fù)極；有氣體產(chǎn)生不斷溶解，質(zhì)量減少為負(fù)極；有氣體產(chǎn)生,或質(zhì)量增加或或質(zhì)量增加或不變?yōu)檎龢O不變?yōu)檎龢O3 3、根據(jù)內(nèi)電路離子移動(dòng)的方向判斷：、根據(jù)內(nèi)電路離子移動(dòng)的方向判斷：陽(yáng)離子移向的一極為正極，陰離子移向的為負(fù)極陽(yáng)離子移向的一極為正極，陰離子移向的為負(fù)極制作化學(xué)電源制作化學(xué)電源加快反應(yīng)速率：加快反應(yīng)速率：例如，實(shí)驗(yàn)室制例如，實(shí)驗(yàn)室制H2時(shí)，由于鋅太純，反應(yīng)一般較慢時(shí)，由于鋅太純，反應(yīng)一般較慢，可加入少量，可加入少量CuSO4以加快反應(yīng)速率。以加快反應(yīng)速率。判斷金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱判斷金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱揭示鋼鐵腐蝕的原因及防止鋼鐵的腐蝕。揭示鋼鐵腐蝕的原因及防止鋼鐵的腐蝕。鋼鐵中含有碳，可與鋼鐵中含有碳，可與Fe組成原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)組成原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)而使鋼鐵遭到腐蝕而使鋼鐵遭到腐蝕一、原電池一、原電池6.6.原電池原理的應(yīng)用：原電池原理的應(yīng)用：通常在輪船的尾部和在船殼的水線以下通常在輪船的尾部和在船殼的水線以下 部分，裝有一定數(shù)量的鋅塊，請(qǐng)解釋原部分，裝有一定數(shù)量的鋅塊，請(qǐng)解釋原 因因。思考題思考題原因：原因：輪船的船身一般是用鐵輪船的船身一般是用鐵做的，裝上鋅塊后，鐵跟鋅形做的，裝上鋅塊后，鐵跟鋅形成原電池，此時(shí)鋅作為負(fù)極發(fā)成原電池，此時(shí)鋅作為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)溶掉，而鐵作為正生氧化反應(yīng)溶掉，而鐵作為正極被保護(hù)起來(lái)不受腐蝕。極被保護(hù)起來(lái)不受腐蝕。