1、第六章第六章 化学反应与能量化学反应与能量第一节第一节 化学反应与能量变化化学反应与能量变化第第二二课时课时 化学反应与电能化学反应与电能火力发电的火力发电的过程？过程？火力发电火力发电的弊端？的弊端？能否将化学能直接转变为电能？能否将化学能直接转变为电能？化学能是指储存在物质当中的能量化学能是指储存在物质当中的能量使用的化石燃料属于不使用的化石燃料属于不可再生资源可再生资源能量经过多次能量经过多次转化，能量转化，能量利用率低利用率低, ,造成消耗多成本高造成消耗多成本高煤燃烧产生有害物质，如煤燃烧产生有害物质，如SO2、CO、NO2、粉尘等。、粉尘等。2015年我国电力生产量构成图年我国电力
2、生产量构成图 Zn Zn逐渐溶解逐渐溶解 ZnZn表面产生气泡表面产生气泡溶液变热溶液变热如何把化学能转化为电能？以锌与硫酸反应为例分析：如何把化学能转化为电能？以锌与硫酸反应为例分析：稀硫酸稀硫酸Zn稀硫酸稀硫酸 CuZnA能量能量转换转换形式：形式：化学能化学能 热能热能思考：如何把化思考：如何把化学能转换成电能？学能转换成电能？能量能量转换转换形式：形式：化学能化学能 电能电能原电池原电池离子反应式：离子反应式：Zn+2H+=Zn2+H2观察并思考哪边反应更快？观察并思考哪边反应更快？现象：现象： Zn Zn逐渐溶解逐渐溶解 CuCu表面产生气泡表面产生气泡指针偏转指针偏转现象：现象：铜
3、铜棒棒的的作作用用？离子反应式：离子反应式：Zn+2H+=Zn2+H2电子只能在导体内运动！电子只能在导体内运动！一、原电池一、原电池1 1、定义：、定义： 把化学能转化为电能的装置。把化学能转化为电能的装置。2 2、原理：、原理：e-e-e-反应本质没有改变。反应本质没有改变。Zn+2H+=Zn2+H2改变的是：改变的是：中间有电势差中间有电势差氧化和还原反应在两个区域发生氧化和还原反应在两个区域发生氧化性：氧化性：H+ Zn2+还原性：还原性：Zn H2 Cu（失电子能力）（失电子能力）（得电子能力）（得电子能力）根据能量守定律，这个反应放出的热量就转换成了电能。根据能量守定律，这个反应放
4、出的热量就转换成了电能。形成电流形成电流产生电能产生电能Zn - 2e- = Zn2+2H+ + 2e- = H2负极负极氧化反应氧化反应付出付出 e-正极正极还原还原反应反应挣得挣得 e-阴离子阴离子阳离子阳离子外电路外电路内电路内电路e-e-e-电子流向：负极电子流向：负极 沿沿导线导线 正极正极电流方向：电流方向：正极正极 沿沿导线导线 负极负极外电路：外电路：内电路：内电路：这样整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向移动产生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。电流。阴离子阴离子 负极负极阳离子阳离子 正极正极3 3、原电池的构成条件：、原电池的构成条件：自发的氧化还
5、原自发的氧化还原反应反应 （前提前提）两极有电势差两极有电势差闭合回路闭合回路外电路：外电路：内电路：内电路：溶液溶液熔融熔融导线导线两个电极（导体）两个电极（导体）电解质电解质或或两两电极直接接触电极直接接触不活泼金属或非金属导体不活泼金属或非金属导体 活泼金属活泼金属 电子流入电子流入 电子流出电子流出 还原反应还原反应 氧化反应氧化反应 电极增重或产生气体电极增重或产生气体 电极减轻电极减轻 溶液中离溶液中离子流向子流向阳离子流向正极阳离子流向正极阴离子阴离子流向负极流向负极4 4、如何判断原电池的正负极？、如何判断原电池的正负极？随堂小练：随堂小练：1 1对于原电池的电极名称，叙述错误
6、的是对于原电池的电极名称，叙述错误的是( () )A A发生氧化反应的一极为发生氧化反应的一极为负极负极 B B正极为电子流入的一极正极为电子流入的一极C C比较不活泼的金属为比较不活泼的金属为负极负极 D D电流流出的一极为正极电流流出的一极为正极C2 2. .下列装置中能组成原电池的是下列装置中能组成原电池的是:( :( ) )D、E A B C D E 酒精酒精稀稀H H2 2SOSO4 4稀稀H H2 2SOSO4 43、下列、下列哪些装置能构成原电池？哪些装置能构成原电池？稀硫酸稀硫酸稀硫酸稀硫酸AgFe(D)稀硫酸稀硫酸FeC(E)蔗糖蔗糖ZnC(A)Zn稀盐酸稀盐酸Zn(B)稀硫
7、酸稀硫酸MgAl(C)盐桥盐桥中中通常装有含通常装有含KCl饱和饱和溶液溶液的的琼脂琼脂 K+和和Cl-在盐桥中能移动在盐桥中能移动SO42Zn2+eeSO42Cu2+K+盐桥盐桥工作示意图工作示意图CuZnK+ClK+ClK+ClK+ClK+ClClK+K+ClK+K+K+ClClK+ClClCl1.连通电路连通电路 信息提示信息提示2.使溶液呈电中性使溶液呈电中性3.使电流持续稳定使电流持续稳定问问1 1：铜：铜- -锌锌- -稀硫酸原电池稀硫酸原电池中，铜中，铜换成石墨棒能不能产生电流？换成石墨棒能不能产生电流？问问2 2：如何制作一个苹果电池给手机充电？：如何制作一个苹果电池给手机充电
8、？问问4 4：分析：分析下列装置，写出电极反应及总反应，标出电子及阴阳离子移动方向。下列装置，写出电极反应及总反应，标出电子及阴阳离子移动方向。Fe+Cu2+=Fe2+Cu负极负极正极正极e-Cu2+SO42-Cu2+ + 2e-= CuFe - 2e- = Fe2+电极反应：电极反应：总反应：总反应：正极反应式：正极反应式：负极反应式：负极反应式：问问3：为什么：为什么Zn-Cu-稀硫酸原电池中锌片表面也有一些气泡产生？稀硫酸原电池中锌片表面也有一些气泡产生？电极反应式的书写：电极反应式的书写：三三步骤步骤法法第一步：搭框架第一步：搭框架第二步：配平电子、电荷数第二步：配平电子、电荷数第三步
9、：检查第三步：检查写出大概的反写出大概的反应物和生成物应物和生成物例题：例题：有人有人设计以铂和锌为电极材料，植入人体做某种心脏病人的心脏起搏器设计以铂和锌为电极材料，植入人体做某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体血液中有一定浓度的的能源，它依靠人体血液中有一定浓度的O2和和H2O进行工作。进行工作。(1)负极材料是负极材料是 ，电极反应为，电极反应为 。(2)正极材料是正极材料是 ，电极反应为，电极反应为 。锌锌 2Zn4e=2Zn2铂铂 O22H2O4e=4OH练习：练习：锂电池锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研是一代新型高能电池，它以质量轻、能量
10、高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为LiMnO2=LiMnO2，下列说法正确的，下列说法正确的是是 A.Li是正极，电极反应为是正极，电极反应为Lie=Li B.Li是负极，电极反应为是负极，电极反应为Lie=Li C.MnO2是负极，电极反应为是负极，电极反应为MnO2e=MnO2- D.Li是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li2e=Li2B5 5、原电池、原电池应用：应用：比较比较金属金属活泼性活泼性 保护金属材料保护金属材料提供能源提供能源，服务生活，服务生活加快反应速率加快反应速率（注意：选择合适注意：选择合适
11、电解质）电解质）一般：负极一般：负极 正极正极 如：制氢气加入少量硫酸铜溶液如：制氢气加入少量硫酸铜溶液牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法如：船体镶锌块如：船体镶锌块稀硫酸稀硫酸 AlMgA稀硫酸稀硫酸 AlMgANaOH分别写出其电极反应式：分别写出其电极反应式：1.如如图所示电流表的指针发生图所示电流表的指针发生偏转，同时偏转，同时A A极的质量极的质量减小，减小，B B极上有气泡极上有气泡产生，产生，C C为为电解质溶液，下列电解质溶液，下列说法错误的说法错误的是（是（）达标检测达标检测A. B极为原电池的正极极为原电池的正极B. A、B、C分别为分别为Zn、Cu和稀盐酸和稀盐酸C
12、. C中阳离子向中阳离子向A极移动极移动D. A极发生氧化反应极发生氧化反应C2.某小组为研究原电池原理，设计如图装置。某小组为研究原电池原理，设计如图装置。下列叙述正确的是下列叙述正确的是）Aa和和b不连接时，铁片上会有不连接时，铁片上会有H2产生产生Ba和和b用导线连接时，用导线连接时，铁片上发生的反应为铁片上发生的反应为:Cu2+2e-=CuCa和和b用导线连接时，电子由用导线连接时，电子由a流向流向bD无论无论a和和b是否连接，铁片均会溶解是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色D3.将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，经过一段时间后，下列将铁
13、片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，经过一段时间后，下列各项叙述正确的是（）各项叙述正确的是（）A负极有负极有Cl2逸出，正极有逸出，正极有H2逸出逸出B负极附近负极附近Cl-的浓度减小的浓度减小C正极附近正极附近Cl-的浓度逐渐增大的浓度逐渐增大D溶液中溶液中Cl-的浓度基本不变的浓度基本不变D6 6、常见化学电源常见化学电源化学电源化学电源一次电池一次电池二二次次电池电池燃料电池燃料电池如氢氧燃料电池等如氢氧燃料电池等铅蓄电池铅蓄电池锂离子电池锂离子电池银锌蓄电池银锌蓄电池碱性碱性锌锰电池锌锰电池普通普通锌锰锌锰干电池干电池银锌银锌纽扣电池纽扣电池 化学电源化学电源的分类的分类（干电池
14、最常见干电池最常见）（可充电电池、蓄电池）（可充电电池、蓄电池） 普通普通电池电池 石墨棒石墨棒是是正极正极，在石墨棒周围填满，在石墨棒周围填满MnO2，并用离子可以通过的长纤维纸作并用离子可以通过的长纤维纸作隔膜隔膜；在隔；在隔膜外是调成糊状的膜外是调成糊状的氯化铵氯化铵，作为电解质溶液；，作为电解质溶液；锌锌筒为干电池外壳，它作为筒为干电池外壳，它作为负极负极。 一次电池一次电池干电池干电池 KOH Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2 碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池 2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH 负极：负极： Zn2OH2e=Zn(OH)2 正极：正极： 1、电
15、极材料：、电极材料：Zn()、C（+） 2、电解质溶液：、电解质溶液： 4、电极反应：、电极反应： 3、电池总反应：、电池总反应： 二二次电池次电池 充电电池（蓄电池）充电电池（蓄电池） 例：铅蓄电池例：铅蓄电池 ：PbPbO2H2SO4(aq)2、电极反应：、电极反应： PbO24H+ SO42- +2e- = PbSO4 +2H2O（Pb）：）： PbSO42- 2e= PbSO4 +（PbO2）：）： 1、电池总反应：、电池总反应： PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O放电放电充电充电 注：注： PbSO4是沉淀。是沉淀。 燃料电池燃料电池将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的
16、将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置。装置。负极燃料失电子被氧化，正极一般是氧气得电子被还原负极燃料失电子被氧化，正极一般是氧气得电子被还原总反应即燃料的燃烧，总反应即燃料的燃烧，注意产物是否与电解质溶液反应注意产物是否与电解质溶液反应H2SO4(aq)H2O2KOH(aq)H2O21、汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的原电池反应如下：、汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的原电池反应如下：PbO2Pb2H2SO4=2PbSO42H2O，根据此反应判断，下列叙述中正确的是，根据此反应判断，下列叙述中正确的是 ()A.Pb是是正极正极 B.PbO2得电子，被氧化得电子，被氧化C.负极反
17、应是负极反应是PbSO42-2e=PbSO4 D.电池放电时，溶液的酸性增强电池放电时，溶液的酸性增强2、氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如下图。下列有关氢氧燃料电池的说法，正确的是图如下图。下列有关氢氧燃料电池的说法，正确的是A.该电池工作时电能转化为化学能该电池工作时电能转化为化学能B.该电池中电极该电池中电极a是正极是正极C.外电路中电子由电极外电路中电子由电极b通过导线流向电极通过导线流向电极aD.该电池的总反应：该电池的总反应：2H2O2=2H2ODC3、下列下列有关电池的说法不正确的是有关电池的说法不正确的是()A.手机上用的锂离子电池属于二次电池手机上用的锂离子电池属于二次电池B.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C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D.锌锰干电池中，锌电极是负极锌锰干电池中，锌电极是负极4、已知已知空气空气锌电池的电极反应为锌片：锌电池的电极反应为锌片：Zn2OH2e=ZnOH2O；碳棒：碳棒：O22H2O4e=4OH，据此判断，锌片是，据此判断，锌片是()A.正极，被还原正极，被还原 B.正极，被氧化正极，被氧化C.负极，被还原负极，被还原 D.负极，被氧化负极，被氧化D
