1、第二章 化学反应与能量 第二节 化学能与电能 【思考与交流思考与交流】 化学反应不仅有新物质生成，同时还伴随着能量化学反应不仅有新物质生成，同时还伴随着能量 的变化，但这种能量的变化的变化，但这种能量的变化通常以热能通常以热能形式表现形式表现 出来，那么有没有以出来，那么有没有以电能电能形式表现出来的时候呢形式表现出来的时候呢 ，试举例说明。，试举例说明。 水电水电17.6%17.6% 其他其他1.2%1.2% 20012001年我国发电总量构成图年我国发电总量构成图 火力火力81.2% 【火力发电原理及过程火力发电原理及过程】 思考：火力发电的过程能量是怎样转化的？思考：火力发电的过程能量是
2、怎样转化的？ 化学能 （燃料） 燃烧 热 能 蒸汽 机械能 （涡轮机） 发电机 电 能 思考：火力发电有什么缺点？思考：火力发电有什么缺点？ 1.煤炭是非可再生资源，会造成能源危机煤炭是非可再生资源，会造成能源危机 2.煤炭燃烧会产生污染性气体煤炭燃烧会产生污染性气体 3.经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低 直接？直接？ 将铜片和锌片分别插入稀硫将铜片和锌片分别插入稀硫 酸溶液中，观察现象并解释原因。酸溶液中，观察现象并解释原因。 实验实验2一一4 稀稀H2SO4 Zn Cu 现象：现象： 解释：解释： Zn片上有气泡（片上有气泡（ H2），）， Zn
3、片逐溶解；片逐溶解； Cu片无明显现象。片无明显现象。 Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 将铜片和锌片用导线连接插将铜片和锌片用导线连接插 入稀硫酸溶液中，观察现象并解释原因入稀硫酸溶液中，观察现象并解释原因 。 实验实验2-4 稀稀H2SO4 Zn Cu 现象：现象： 解释：解释： Zn片逐渐溶解但无气泡；片逐渐溶解但无气泡； Cu片上有气泡（片上有气泡（H2）；）；电电 流计指针偏转流计指针偏转。 ？ G 【实验现象剖析实验现象剖析】 Zn片逐渐溶解但无气泡；片逐渐溶解但无气泡； Cu片上有气泡（片上有气泡（H2）；）； 电流计指针偏转电流计指针偏转。 指针偏转，说明电路中有电流通
4、过，说指针偏转，说明电路中有电流通过，说 明发生了电子定向移动。明发生了电子定向移动。 Zn 比比Cu活泼，用导线连在一起时，活泼，用导线连在一起时，Zn片失片失 去的电子（去的电子（ Zn2e = Zn2+）变成 ）变成Zn2+进入进入 溶液，电子经导线流向溶液，电子经导线流向Cu片，片， 溶液中的溶液中的H 由于电场作用下移向由于电场作用下移向Cu片得电子被还原成片得电子被还原成H2 （2H+2e = H2 ） ） 整个装置能量是怎样整个装置能量是怎样 转化的？转化的？ 一、原电池一、原电池 1.1.定义：定义： 将将化学能化学能直接转变成直接转变成电能电能的装置，的装置， 称为原电池称为
5、原电池 电源电源 2.2.正负极：正负极： + - 负极：负极： 电子流进（或电流流出）的一极电子流进（或电流流出）的一极 正极：正极： 电子流出（或电流流进）的一极电子流出（或电流流进）的一极 一、原电池一、原电池 3.3.电极反应：电极反应： 电极材料电极材料 原电池正负极原电池正负极 电极反应式电极反应式 发生的反应发生的反应 Zn片片 Cu片片 电极总离子反应电极总离子反应 负极负极 正极正极 ZnZn- -2e2e- -=Zn=Zn2+ 2+ 2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应 Zn+2HZn+2H+ +=Zn=Zn2+ 2+H +H2
6、2（两个电极反应之和）（两个电极反应之和） 小结：小结： 负极负极 失去电子失去电子 的一极的一极 氧化反应氧化反应 活性强活性强 正极正极 得到电子得到电子 的一极的一极 还原反应还原反应 活性弱活性弱 e- e- e- _ 外电路：外电路： 内电路：内电路： 阳离子阳离子正极正极 阴离子阴离子负极负极 负极负极正极正极 e- 这样整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向这样整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向 移动产生电流移动产生电流 一、原电池一、原电池 4.4.工作原理：工作原理： 正极正极负极负极 H2SO4 (aq) CuSO4 (aq) Zn Cu 负极负极( ): . 正极正极
7、( ): . 总反应式总反应式: . 负极负极( ): . 正极正极( ): . 总反应式总反应式: . 课堂练习：课堂练习：请在图上标出电子的流动方向和电流方向请在图上标出电子的流动方向和电流方向, 并判断正负极，写出电极反应式和总反应式并判断正负极，写出电极反应式和总反应式. Ag Fe I e- e- I Fe Ag Fe2e - = Fe 2+ 2H+2e - = H2 Fe+2H+ = Fe 2+ +H2 Zn Cu Zn2e - = Zn2+ Cu2+ +2e - = Cu Zn+Cu2+ = Zn2 + Cu 回忆思考：通过以上实验想想原 电池是由哪几部分组成的，构成原 电池的条
8、件又有哪些 一、原电池一、原电池 组成：两电极、导线、电解质溶液以及容器组成：两电极、导线、电解质溶液以及容器 构成条件猜想构成条件猜想： 电极有关电极有关-相同的电极材料相同的电极材料 导线有关导线有关-切断导线切断导线 电解质溶液有关电解质溶液有关-非电解质非电解质 不可不可 实验探究实验探究:形成原电池的条件形成原电池的条件 结论： 有两种活动性不同的金属作电极有两种活动性不同的金属作电极 实验探究实验探究:形成原电池的条件形成原电池的条件 有两种活泼性不同的金属有两种活泼性不同的金属 （或一种是非金属导体）作电极（或一种是非金属导体）作电极 其中: 较活泼的金属作负极较活泼的金属作负极
9、 较不活泼的金属、石墨等作正极较不活泼的金属、石墨等作正极 可以可以 结论： 实验探究实验探究:形成原电池的条件形成原电池的条件 结论： 整个装置构成闭合电路整个装置构成闭合电路 不可不可 实验探究实验探究:形成原电池的条件形成原电池的条件 结论： 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 不可不可 实验探究实验探究:形成原电池的条件形成原电池的条件 结论： 一个自发进行的氧化还原反应一个自发进行的氧化还原反应 u 不可不可 一、原电池一、原电池 5.5.原电池的形成条件：原电池的形成条件： 两极一液一连线两极一液一连线 两种活泼性不同的金属两种活泼性不同的金属（或其中一种为能
10、导电的非金（或其中一种为能导电的非金 属，如“碳棒”）属，如“碳棒”）作电极作电极 其中较活泼金属为负极。较不活泼金属（或非金属其中较活泼金属为负极。较不活泼金属（或非金属 ）为正极（）为正极（正极一般不参与电极反应，只起导电作用正极一般不参与电极反应，只起导电作用） ； 特殊特殊AI-Mg-NaOH是是Al作负极作负极 Fe-Cu-HNO3（浓）是（浓）是Cu作负极作负极 电解质溶液电解质溶液 形成闭合回路形成闭合回路 能自发地发生能自发地发生氧化还原反应氧化还原反应 酒精、蔗糖、四氯化碳不行酒精、蔗糖、四氯化碳不行 A A A A A A Zn Cu Fe C(石墨 石墨 ) Zn Cu
11、Zn Zn Fe Cu Si C(石墨石墨) 稀稀H2SO4 CuSO4 溶液溶液 稀稀H2SO4 稀稀H2SO4 A B C D Zn Cu A 稀稀H2SO4 酒精酒精 稀稀H2SO4 E F G H 1. 20 2.某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组 成原电池时，锌为负极，此金属是( ) A.Mg B.Fe C.Al D.Cu B 3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解 质溶液的 PH( ) A.不 B.先变大后变小 C.逐渐变大 D.逐渐变小 C 4.4.把把a a、b b、c c、d d四块金属片浸入稀硫酸中，用四块金属片浸入稀硫酸中，用 导线两两相连组成原电池。若导线两
12、两相连组成原电池。若a a、b b相连时，相连时，a a为为 负极；负极；c c、d d相连时，电流由相连时，电流由d d到到c c；a a、c c相连时相连时 ，c c极上产生大量气泡，极上产生大量气泡，b b、d d相连时，相连时，b b上有大上有大 量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到 弱的为弱的为( )( ) 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 判断原电池正、负极的方法判断原电池正、负极的方法 1 1、由组成原电池的两极材料判断
13、：、由组成原电池的两极材料判断： 一般是活泼的金属为负极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活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极 2 2、根据电流方向或电子流动方向判断：、根据电流方向或电子流动方向判断： 电子流出的一极是负极，电子流进的一极是正极电子流出的一极是负极，电子流进的一极是正极 4 4、根据原电池两极发生的变化来判断：、根据原电池两极发生的变化来判断： 发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极 【归纳小结归纳小结】 5 5、电极反应现象：、电极反应现象： 不断溶解，质量减少为负极；有气体产生不断溶解，质量减少为
14、负极；有气体产生, ,或质量增加或或质量增加或 不变为正极不变为正极 3 3、根据内电路离子移动的方向判断：、根据内电路离子移动的方向判断： 阳离子移向的一极为正极，阴离子移向的为负极阳离子移向的一极为正极，阴离子移向的为负极 制作化学电源制作化学电源 加快反应速率：加快反应速率： 例如，实验室制例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢时，由于锌太纯，反应一般较慢 ，可加入少量，可加入少量CuSO4以加快反应速率。以加快反应速率。 判断金属活动性的强弱判断金属活动性的强弱 揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。 钢铁中含有碳，可与钢铁中含有碳，可与Fe组
15、成原电池，发生原电池反应组成原电池，发生原电池反应 而使钢铁遭到腐蚀而使钢铁遭到腐蚀 一、原电池一、原电池 6.6.原电池原理的应用：原电池原理的应用： 通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下 部分，装有一定数量的锌块，请解释原部分，装有一定数量的锌块，请解释原 因因 。 思考题思考题 原因：原因：轮船的船身一般是用铁轮船的船身一般是用铁 做的，装上锌块后，铁跟锌形做的，装上锌块后，铁跟锌形 成原电池，此时锌作为负极发成原电池，此时锌作为负极发 生氧化反应溶掉，而铁作为正生氧化反应溶掉，而铁作为正 极被保护起来不受腐蚀。极被保护起来不受腐蚀。 第二章 化学反应与能
16、量 第二节 化学能与电能 第2课时 发展中的化学电源 空气电池空气电池 锂电池锂电池 (1)干电池的构造是什么样的干电池的构造是什么样的? (2)干电池的负极和正极分别是什么干电池的负极和正极分别是什么 ?电解质溶液又是什么电解质溶液又是什么? (3)干电池使用久了会发生什么现象干电池使用久了会发生什么现象 ? 思考题思考题 (4)什么叫做充电电池什么叫做充电电池?铅蓄电池的构铅蓄电池的构 造是什么样的造是什么样的? (5)铅蓄电池负极和正极分别是什么铅蓄电池负极和正极分别是什么? 电解质溶液又是什么电解质溶液又是什么? (6)废旧电池是否应该回收废旧电池是否应该回收?为什么为什么? 干干 电
17、电 池池 上图是锌锰干电池上图是锌锰干电池 负极负极:Zn- 2e- =Zn2+ 正极正极(C):2NH4+ 2e- =2NH3+2H2 体积小、性能好的碱性锌锰电池应运体积小、性能好的碱性锌锰电池应运 而生。这类电池的重要特征是电解液由原来而生。这类电池的重要特征是电解液由原来 的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由 锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电 流大幅度提高。流大幅度提高。 铅蓄电池铅蓄电池 负极负极:Pb+SO42-2e-=PbSO4 正极正极:PbO2+4H+SO42- +2e- =PbSO4
18、+2H2O 总反应总反应:Pb+PbO2+2H2SO4= PbSO4+ 2H2O 放电放电 锂电池锂电池 锂是密度最小的金属，用锂作为电锂是密度最小的金属，用锂作为电 池的负极，跟用相同质量的其他金属作池的负极，跟用相同质量的其他金属作 负极相比较，使用寿命大大延长。负极相比较，使用寿命大大延长。 新型燃料电池新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全 部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外 界输入，同时将电极反应产物不断排出电池界输入，同时将电极反应产物不断排出电池 负极负极:2H24e- +4OH- =4H2O 正极正极:O2+2H2O+4e- =4OH- 总反应总反应:2H2+O2=2H2O 电极电极:多孔镍多孔镍 电解质电解质:KOH
