1、第二节 化学能与电能 学生平板电脑以强大的人机互动学生平板电脑以强大的人机互动 模式、多媒体化的学习方式，兼具便模式、多媒体化的学习方式，兼具便 携性与实用性于一身，无可争议地终携性与实用性于一身，无可争议地终 结了传统教育电子产品时代，教育电结了传统教育电子产品时代，教育电 子产品进入以平板电脑为硬件载体的子产品进入以平板电脑为硬件载体的 第五代发展时期。第五代发展时期。 这些电子产品都配有电池，可以不需要外接电这些电子产品都配有电池，可以不需要外接电 源。一块电池用完时可以换另外一块电池，电量用源。一块电池用完时可以换另外一块电池，电量用 完的电池可以再次充电，反复利用。完的电池可以再次充
2、电，反复利用。 你知道这种电池的工作原理吗？请让我们一起你知道这种电池的工作原理吗？请让我们一起 学习学习：化学能与电能。：化学能与电能。 1.1.了解常见的化学能与电能的转化方式。了解常见的化学能与电能的转化方式。 2.2.理解原电池原理及其形成条件。理解原电池原理及其形成条件。（重点）（重点） 3.3.了解几种常见原电池的结构。了解几种常见原电池的结构。 4.4.会书写简单的电极反应式会书写简单的电极反应式。 体会课堂探究的乐趣，体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养，汲取新知识的营养， 让我们一起让我们一起 吧！吧！ 进进 走走 课课 堂堂 一次能源和二次能源一次能源和二次能源 直接从自
3、然界取得的能源称为一次能源，直接从自然界取得的能源称为一次能源， 如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀、如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀、 矿等。矿等。 一次能源经过加工、转换得到的能源称为一次能源经过加工、转换得到的能源称为 二次能源，如电力、蒸汽等。二次能源，如电力、蒸汽等。 【资料卡片资料卡片】 一次能源和二次能源一次能源和二次能源 火力发电厂能量转化：火力发电厂能量转化： 化学能化学能热能热能机械能机械能电能电能 一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能 化学能转化为电能化学能转化为电能 若用火力发电，那么每年可向空气中排放二氧化若用火力发电，那么每年可向空气中排放二氧化
4、碳碳1 1亿吨，二氧化硫亿吨，二氧化硫200200万吨，一氧化碳万吨，一氧化碳1 1万吨，氮万吨，氮 氧化合物氧化合物3737万吨，工业废渣约万吨，工业废渣约12001200万吨。万吨。 【资料资料】 化学能转化为电能化学能转化为电能 燃烧反应是否是氧化还原反应？燃烧反应是否是氧化还原反应？ 氧化还原反应的本质又是什么？氧化还原反应的本质又是什么？ 【提示提示】燃烧反应是氧化还原反应，氧化还原反应燃烧反应是氧化还原反应，氧化还原反应 的本质是氧化剂与还原剂之间发生电子的转移，引的本质是氧化剂与还原剂之间发生电子的转移，引 起化学键的重新结合，伴随体系能量的变化。起化学键的重新结合，伴随体系能量
5、的变化。 能否将化学能直接转化为电能？能否将化学能直接转化为电能？ 【想一想想一想】 化学能转化为电能化学能转化为电能 步骤步骤 讨论与交流讨论与交流 1.1.将锌片插入稀硫酸将锌片插入稀硫酸 锌片和铜片上现象有锌片和铜片上现象有 何差别何差别? ? 2.2.将铜片插入稀硫酸将铜片插入稀硫酸 3.3.锌片和铜片接触插入稀硫酸锌片和铜片接触插入稀硫酸 ( (不接电流表 不接电流表) ) 铜片上有何现象铜片上有何现象? ?推测推测 原因。原因。 4.4.锌片和铜片用导线连接锌片和铜片用导线连接( (中间中间 接电流表接电流表) )插入稀硫酸插入稀硫酸 电流表指针有何变化电流表指针有何变化? ? 说
6、明了什么说明了什么? ? 原电池原理探究原电池原理探究 原电池原电池原理原理 原电池原电池 原电池原电池原理原理 铜片铜片 锌片锌片 电流表电流表 现现 象象 表面有气泡产生表面有气泡产生 逐渐溶解逐渐溶解 指针偏转指针偏转 结论：电路中有电流通过。结论：电路中有电流通过。 原电池原电池原理原理 原电池原电池: : 将化学能转变为电能的装置叫作原电池。将化学能转变为电能的装置叫作原电池。 负极：流出电子的一极；负极：流出电子的一极； 正极：流入电子的一极。正极：流入电子的一极。 原电池原电池原理原理 原电池的工作原理：原电池的工作原理： 氧化反应氧化反应 ZnZn- -2e2e- -= ZnZ
7、n2+ 2+ 铜锌铜锌 原电池原电池 电解质溶液电解质溶液 失失e e- -, ,沿导线传递，产生电流沿导线传递，产生电流 还原反应还原反应 阴离子阴离子 阳离子阳离子 负极负极 正极正极 2H2H+ +2e+2e- - =H=H2 2 原电池原电池原理原理 原电池原电池 外电路外电路 电子：负极电子：负极正极正极 电流：正极电流：正极负极负极 必发生必发生 失电子失电子 的的 氧化反应氧化反应 必发生必发生 得电子得电子 的的 还原反应还原反应 【交流与思考交流与思考】根据原电池的构造特点，总结出根据原电池的构造特点，总结出 原电池外电路中电子流动方向、电流流动方向、原电池外电路中电子流动方
8、向、电流流动方向、 内电路离子流动方向。内电路离子流动方向。 内电路内电路 阴离子阴离子负极负极 阳离子阳离子正极正极 原电池原电池原理原理 总反应：总反应： 2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2 ZnZn2e2e- -=Zn=Zn2+ 2+ Zn+2HZn+2H+ +=Zn=Zn2+ 2+H +H2 2 Zn+HZn+H2 2SOSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+H+H2 2 正极：正极： 负极：负极： （氧化反应）（氧化反应） （还原反应）（还原反应） 原电池原电池原理原理 探究形成原电池的条件探究形成原电池的条件 （可以）（可以） （可以）（可以） （可以）（可以） （不可以
9、）（不可以） 形成条件一：形成条件一： 活泼性不同的两个电极活泼性不同的两个电极 负极：较活泼的金属负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等正极：较不活泼的金属、石墨等 第一组实验：第一组实验： 构成原电池的条件构成原电池的条件 （可以）（可以） （不可以）（不可以） 形成条件二：电极需插进电解质溶液中形成条件二：电极需插进电解质溶液中 第二组实验：第二组实验： 探究形成原电池的条件探究形成原电池的条件 构成原电池的条件构成原电池的条件 形成条件三：必须形成闭合回路形成条件三：必须形成闭合回路 （不可以）（不可以） 第三组实验：第三组实验： 探究形成原电池的条件探究形成原电池的条件 （
10、可以）（可以） 构成原电池的条件构成原电池的条件 【归纳总结归纳总结】原电池的构成条件原电池的构成条件 1.1.两个电极（活泼性不同）两个电极（活泼性不同） 正极：不活泼金属或非金属材料正极：不活泼金属或非金属材料 负极：比较活泼的金属材料负极：比较活泼的金属材料 2.2.电解质溶液电解质溶液 3.3.必须形成闭合回路必须形成闭合回路 4.4.自发的氧化还原反应自发的氧化还原反应 构成原电池的条件构成原电池的条件 【及时巩固及时巩固】在如下图所示的在如下图所示的8 8个装置中，属于原个装置中，属于原 电池的有电池的有_。 构成原电池的条件构成原电池的条件 化学电池的反应本质是氧化还原反应化学电
11、池的反应本质是氧化还原反应 化学能化学能 电能电能 化学电池化学电池 氧化还原反应氧化还原反应 化学电池的本质化学电池的本质 干电池 碱性电池 蓄电池 锂离子电池 燃料电池 发展中的化学电源发展中的化学电源 负极：负极：Zn Zn - - 2e2e- - =Zn=Zn2+ 2+ 正极：正极：2NH2NH4 4+ + + 2e + 2e- - =2NH=2NH3 3+H+H2 2 Zn +Zn + 2NH2NH4 4+ + =Zn =Zn2+ 2+2NH +2NH3 3+H+H2 2 电池总反应式：电池总反应式： 特点：特点：a a：一次性电池，不可逆。：一次性电池，不可逆。 b b：用：用KO
12、HKOH代替代替NHNH4 4ClCl能提高性能，延长寿命。能提高性能，延长寿命。 二、发展中的化学电源二、发展中的化学电源 1.1.干电池干电池 石墨棒石墨棒 MnOMnO2 2糊糊 NHNH4 4ClCl糊糊 锌筒锌筒 发展中的化学电源发展中的化学电源 电极：电极：PbPb为负极；为负极；PbOPbO2 2为正极。为正极。 电解液电解液:30%:30%的的H H2 2SOSO4 4溶液。溶液。 电极反应式电极反应式: : 负极负极(Pb)(Pb)： Pb + SOPb + SO4 4 - -2e 2e- - =PbSO=PbSO4 4 正极正极(PbO(PbO2 2) )：PbOPbO2
13、2 + 4H + 4H+ + + SO + SO4 4 + 2e + 2e- - =PbSO=PbSO4 4 +2H +2H2 2O O 总电池反应总电池反应:PbO:PbO2 2 + Pb +2H + Pb +2H2 2SOSO4 4=2PbSO=2PbSO4 4+ 2H+ 2H2 2O O H H2 2SOSO4 4 Pb(Pb(铅铅) ) PbOPbO2 2 2.2.充电电池（二次电池）充电电池（二次电池） 2 2- - 2 2- - 电池工作一段时间后，电解质溶液的电池工作一段时间后，电解质溶液的pHpH 升高升高 （1 1）铅蓄电池）铅蓄电池 发展中的化学电源发展中的化学电源 由于铅
14、蓄电池在使用时产生热由于铅蓄电池在使用时产生热 量，水会因挥发而损失，因此有经验量，水会因挥发而损失，因此有经验 的司机会定期请专业人员向铅蓄电池的司机会定期请专业人员向铅蓄电池 内加入蒸馏水，以补充在使用过程中内加入蒸馏水，以补充在使用过程中 损失的水分，延长其使用寿命。损失的水分，延长其使用寿命。 生活小常识生活小常识 发展中的化学电源发展中的化学电源 （2 2）镍镉电池：）镍镉电池： 镍镉电池以镍镉电池以CdCd为负极，为负极，NiO(OH)NiO(OH)为正极，为正极，KOHKOH为电解液。为电解液。 广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯
15、、电动剃 须刀等，但有毒，废旧电池要回收处理，防止污染环须刀等，但有毒，废旧电池要回收处理，防止污染环 境。境。 2NiO(OH)+Cd+2H2NiO(OH)+Cd+2H2 2O 2Ni(OH)O 2Ni(OH)2 2+ Cd(OH)+ Cd(OH)2 2 充电充电 放电放电 写出电极反应式：写出电极反应式： 负极负极(Cd)(Cd)： 正极正极NiONiO（OH)OH)： Cd Cd - - 2e2e- - + 2OH+ 2OH- - = Cd(OH)= Cd(OH)2 2 2NiO(OH)+2e2NiO(OH)+2e- -+2H+2H2 2O=O= 2Ni(OH)2Ni(OH)2 2+2O
16、H+2OH- - 发展中的化学电源发展中的化学电源 电池里含有汞、铅、镉等多种重金属元素，随意丢电池里含有汞、铅、镉等多种重金属元素，随意丢 弃废旧电池，对环境会造成严重的污染。资料显示，弃废旧电池，对环境会造成严重的污染。资料显示， 在地表面，一节废电池被腐蚀后，能使在地表面，一节废电池被腐蚀后，能使1 1平方米的土平方米的土 壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使600600吨水受吨水受 到污染，相当于一个人一生的饮水量。到污染，相当于一个人一生的饮水量。 【资料卡片资料卡片】 发展中的化学电源发展中的化学电源 3.3.燃料电池燃料电池 它是一种高效、环它
17、是一种高效、环 境友好的发电装置，能境友好的发电装置，能 量转化率较高，理论上量转化率较高，理论上 可达到可达到85%85%90%90%。它的。它的 电极材料一般为惰性电电极材料一般为惰性电 极，如铂电极、石墨电极，如铂电极、石墨电 极等。极等。 发展中的化学电源发展中的化学电源 氢氧燃料电池氢氧燃料电池 发展中的化学电源发展中的化学电源 电极反应：电极反应： 负极：负极：H H2 2 + 2OH+ 2OH- - - - 2e2e- - = 2H= 2H2 2O O 正极：正极：O O2 2 + 2H+ 2H2 2O + 4eO + 4e- - = 4OH= 4OH- - 总反应：总反应：2H
18、2H2 2 + O+ O2 2 =2H =2H2 2O O 燃料电池优点燃料电池优点: :高效、环保、能量转化率高。高效、环保、能量转化率高。 发展中的化学电源发展中的化学电源 原电池电极反应式的书写注意事项原电池电极反应式的书写注意事项 1.1.负氧正还。负极：还原剂负氧正还。负极：还原剂氧化产物；氧化产物； 正极：氧化剂正极：氧化剂还原产物。还原产物。 2.2.注意溶液的酸碱性，适当地在电极方程式两边注意溶液的酸碱性，适当地在电极方程式两边 添加添加H H+ +、OHOH- -、H H2 2O O，以遵循电荷守恒和质量守恒。，以遵循电荷守恒和质量守恒。 3.3.注意电极反应产物是否与电解质
19、溶液发生反应。注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。 原电池电极反应式的书写原电池电极反应式的书写 原 电 池 化 学 能 电 能 氧 化 还 原 反 应 干 电 池 充 电 电 池 燃 料 电 池 1.1.如如下下图所示，图所示，a a在金属活动性顺序中排在氢之前，在金属活动性顺序中排在氢之前，b b 为碳棒，下列说法中不正确的是为碳棒，下列说法中不正确的是 A Aa a极上发生还原反应，极上发生还原反应，b b极上发生氧化反应极上发生氧化反应 B B碳棒上有气体逸出碳棒上有气体逸出 C C导线上有电流，电子移动方向从导线上有电流，电子移动方向从abab D D反应后反应后a a极质量减
20、小极质量减小 2.2.(2016(2016上海高考上海高考) )图图1 1是铜锌原电池示意图。图是铜锌原电池示意图。图2 2 中中,x,x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y,y轴轴 表示表示 A A. .铜棒的质量铜棒的质量 B B. .c c(Zn(Zn2 2+ +) ) C.C.c c(H(H+ +) D.) D.c c( ) ( ) 2 4 SO 3.3.下列有关电池的说法中不正确的是下列有关电池的说法中不正确的是 A 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 B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流铜锌原电池工作
21、时，电子沿外电路从铜电极流 向锌电极向锌电极 C 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 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.(20174.(2017全国卷全国卷)全固态锂硫电池能量密度高、成全固态锂硫电池能量密度高、成 本低本低, ,其工作原理如图所示其工作原理如图所示, ,其中电极其中电极a a常用掺有石墨烯常用掺有石墨烯 的的S S8 8材料材料, ,电池反应为电池反应为:16Li+xS:16Li+xS8 8 8Li8Li2 2S Sx x(2x8)(2x8)。 下列说法错误的是下列说法错误的是 A.A.电池工作时电池工作时, ,正极可发生反应正极可发生反应:2Li:2Li2 2S S6 6+2Li+2Li+ +2e+2e- - 3Li3Li2 2S S4 4 B.B.电池工作时电池工作时, ,外电路中流过外电路中流过0.02 mol0.02 mol电子电子, ,负极材料负极材料 减重减重0.14 g0.14 g C.C.石墨烯的作用主要是提高电极石墨烯的作用主要是提高电极a a的导电性的导电性 D.D.电池充电时间越长电池充电时间越长, ,电池中电池中LiLi2 2S S2 2的量越多的量越多 不能说凡是合理的都是美的，但凡是 美的确实都是合理的。
