利用化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量

1、第第2 2章章 化學(xué)鍵化學(xué)鍵 化學(xué)反應(yīng)與能量化學(xué)反應(yīng)與能量第第3 3節(jié)節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用第第2 2課時(shí)課時(shí) 化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量原電池原電池化學(xué)反應(yīng)中既有物質(zhì)變化又有能量的變化化學(xué)反應(yīng)中既有物質(zhì)變化又有能量的變化化學(xué)能化學(xué)能反應(yīng)釋放能量反應(yīng)釋放能量電能電能光能光能熱能熱能反應(yīng)吸收能量反應(yīng)吸收能量二、化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量二、化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量提供能量提供能量交流交流研討研討提示：金屬鎂在一定條件下提示：金屬鎂在一定條件下可與水反應(yīng)，放出熱量。可與水反應(yīng)，放出熱量。Mg+2H2O=Mg(OH)2+H21.1.下圖是一種下圖是一種“即熱飯盒即熱飯盒”的結(jié)構(gòu)

2、示意圖。這種飯盒的結(jié)構(gòu)示意圖。這種飯盒使用起來非常方便，撤去底部的隔板幾分鐘后，飯菜使用起來非常方便，撤去底部的隔板幾分鐘后，飯菜就變熱了，請從能量轉(zhuǎn)化的角度說明其中的道理。就變熱了，請從能量轉(zhuǎn)化的角度說明其中的道理。化學(xué)能化學(xué)能 熱能熱能交流交流研討研討2. 鐵路工人經(jīng)常用利用鋁熱劑來焊接鐵軌，你能解釋鐵路工人經(jīng)常用利用鋁熱劑來焊接鐵軌，你能解釋其中的原因嗎？其中的原因嗎？3.化學(xué)反應(yīng)是否能轉(zhuǎn)成電能？如果能，如何轉(zhuǎn)化？化學(xué)反應(yīng)是否能轉(zhuǎn)成電能？如果能，如何轉(zhuǎn)化？化學(xué)能化學(xué)能 熱能熱能實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論或解釋結(jié)論或解釋 鋅片上有氣泡鋅片上有氣泡Zn+2H+ = Zn2+H2銅片上無氣

3、泡銅片上無氣泡銅與硫酸不反應(yīng)銅與硫酸不反應(yīng)銅片上有氣泡銅片上有氣泡稀硫酸鋅片稀硫酸銅片稀硫酸稀硫酸鋅片鋅片銅片銅片電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)氣體是什么？氣體是什么？電流是怎么產(chǎn)生的？電流是怎么產(chǎn)生的？交流研討交流研討1.第三個(gè)實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是？第三個(gè)實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是？Zn + H2SO4 = H2 +ZnSO42e2.為什么這個(gè)反應(yīng)具有將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的條件？為什么這個(gè)反應(yīng)具有將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的條件？氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)電子的定向移動(dòng)電子的定向移動(dòng)( (先決條件先決條件) )3. 氧氧還反應(yīng)在什么條件下化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能呢？還反應(yīng)在什么條件下化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能呢？稀硫酸稀硫酸

4、鋅片鋅片銅片銅片化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茉姵卦姵?、原電池、原電池 : 把把化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為電能電能的裝置。的裝置。稀硫酸稀硫酸鋅片鋅片銅片銅片2、原電池的工作原理、原電池的工作原理負(fù)極負(fù)極(-):電子流出的一極電子流出的一極Zn-2e-=Zn2+(氧化反應(yīng)氧化反應(yīng))正極正極(+)：2H+2e- =H2(還原反應(yīng)還原反應(yīng))e-H+SO42-Zn2+e-氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)Zn-2e-=Zn2+ 銅鋅原電池銅鋅原電池稀硫酸溶液稀硫酸溶液 H2SO4失失e-，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)還原反應(yīng)2H+2e- =H2陰離子陰離子陽離子陽離子負(fù)極負(fù)極Zn正極正

5、極Cu 銅鋅原電池原理小結(jié)：銅鋅原電池原理小結(jié)：氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)分開在兩極進(jìn)行。氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)分開在兩極進(jìn)行。1、稀硫酸和氫氧化鈉。、稀硫酸和氫氧化鈉。2、鐵和氯化鐵溶液的反應(yīng)。、鐵和氯化鐵溶液的反應(yīng)。以下反應(yīng)可否設(shè)計(jì)成原電池？以下反應(yīng)可否設(shè)計(jì)成原電池？否否是是3、原電池的構(gòu)成條件：、原電池的構(gòu)成條件：前提條件：前提條件：(1)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)稀硫酸稀硫酸鋅片鋅片銅片銅片實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置 能否構(gòu)成能否構(gòu)成原電池原電池 構(gòu)成原電構(gòu)成原電池條件池條件 （電極材料）（電極材料）實(shí)驗(yàn)探究二實(shí)驗(yàn)探究二:能能(2)活潑性不同的兩個(gè)電極活潑性不同的兩個(gè)電極能能不能不能思考：

6、思考：負(fù)極材料和正極材料可以是哪類物質(zhì)？負(fù)極材料和正極材料可以是哪類物質(zhì)？負(fù)極負(fù)極：較活潑的金屬：較活潑的金屬(失電子、導(dǎo)電失電子、導(dǎo)電)正極正極：較不活潑的金屬、石墨等（導(dǎo)電）：較不活潑的金屬、石墨等（導(dǎo)電）實(shí)驗(yàn)探究三實(shí)驗(yàn)探究三:（溶液）（溶液）實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置 （1） （2） （3） 能否構(gòu)成能否構(gòu)成原電池原電池構(gòu)成原電構(gòu)成原電池條件池條件能能Fe能能不能不能思考：思考：反應(yīng)實(shí)質(zhì)？反應(yīng)實(shí)質(zhì)？電極必須插入電極必須插入 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液 中中電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液原電池的負(fù)極和電解質(zhì)原電池的負(fù)極和電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究四實(shí)驗(yàn)探究四:（是否閉合）（是否閉合）實(shí)驗(yàn)

7、裝置實(shí)驗(yàn)裝置 （1） （2）能否構(gòu)成原能否構(gòu)成原電池電池 構(gòu)成原電池構(gòu)成原電池條件條件不能不能兩極相連形成閉合回路兩極相連形成閉合回路能能思考：思考：兩電極直接接觸算閉合回路嗎？兩電極直接接觸算閉合回路嗎？ 是是3、原電池構(gòu)成條件：、原電池構(gòu)成條件：(1)(1)首先是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；首先是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；(2)(2)兩種活潑性不同的電極；兩種活潑性不同的電極； （金屬或一種非金屬導(dǎo)體）（金屬或一種非金屬導(dǎo)體）(3)(3)電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液(4)(4)閉合回路閉合回路 ZnCuZnCuABCDEF下列哪些裝置能構(gòu)成原電池？下列哪些裝置能構(gòu)成原電池？G水果水果負(fù)極（鋅片）：負(fù)極（鋅片）：

8、 Zn 2e - = Zn 2+負(fù)極（鋅片）：負(fù)極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+正極（石墨）：正極（石墨）： 2H+2e - = H2 正極（銅片）：正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu 試著寫出下列原電池的兩極上的電極反應(yīng)：試著寫出下列原電池的兩極上的電極反應(yīng)：2.請將氧化還原反應(yīng)：請將氧化還原反應(yīng)：Fe + CuCl2= Cu + FeCl2 設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池，并寫出正負(fù)極反應(yīng)。設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池，并寫出正負(fù)極反應(yīng)。 FeCuCl2 溶液溶液負(fù)極（鐵片）：負(fù)極（鐵片）： Zn 2e - = Fe2+正極（碳棒）：正極（碳棒）： Cu2+ + 2e- = Cu 返回返回

9、（1）設(shè)計(jì)原電池）設(shè)計(jì)原電池 從理論上說，任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)從理論上說，任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。計(jì)成原電池。例：例：利用利用Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2設(shè)計(jì)成如設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池，該原電池的電極反應(yīng)式為：圖所示的原電池，該原電池的電極反應(yīng)式為：負(fù)極負(fù)極(Cu)：Cu 2e Cu2(氧化反應(yīng)氧化反應(yīng))正極正極(C)：2Fe32e2Fe2(還原反應(yīng)還原反應(yīng))4、原電池原理的應(yīng)用、原電池原理的應(yīng)用返回返回（2）比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱）比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱 原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬為負(fù)極，活原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬為負(fù)極，活動(dòng)性弱的金屬為正極。動(dòng)性弱的金

10、屬為正極。例：例：有兩種金屬有兩種金屬A和和B，用導(dǎo)線連接后插入到稀硫，用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸中，觀察到酸中，觀察到A極溶解，極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生，由原極上有氣泡產(chǎn)生，由原電池原理可知，金屬活動(dòng)性電池原理可知，金屬活動(dòng)性AB。思考：思考：有哪些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能判斷電池的正負(fù)極？有哪些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能判斷電池的正負(fù)極？返回返回（2）比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱）比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱: 金屬性金屬性 負(fù)極負(fù)極正極正極 判斷電池正負(fù)極的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷電池正負(fù)極的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象: a a、電子：負(fù)極、電子：負(fù)極導(dǎo)線導(dǎo)線正極正極 b b、電流：正極、電流：正極導(dǎo)線導(dǎo)線負(fù)極負(fù)極 c c、負(fù)極不斷溶解、負(fù)極不斷溶解 d d、正極

11、伴隨著得電子物質(zhì)生成（氣泡、金屬、正極伴隨著得電子物質(zhì)生成（氣泡、金屬）1 1、X X、Y Y、Z Z都是金屬，把都是金屬，把X X浸入浸入Z Z的硝酸鹽溶液中，的硝酸鹽溶液中，X X的表面有的表面有Z Z析出，析出，X X與與Y Y組成原電池時(shí)，組成原電池時(shí)，Y Y為電池的為電池的負(fù)極。負(fù)極。X X、Y Y、Z Z三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)槿N金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?A AX XY YZ BZ BX XZ ZY Y C CY YX XZ DZ DY YZ ZX XC CY YX XZ Z練一練練一練 2、現(xiàn)有、現(xiàn)有A、B、C、D四種金屬，把四種金屬，把A、B分別浸入稀分別浸入稀H2SO4中，產(chǎn)生氣泡

12、都中，產(chǎn)生氣泡都很慢；把很慢；把C、D分別浸入稀分別浸入稀H2SO4中，中，產(chǎn)生氣泡都很快；把產(chǎn)生氣泡都很快；把A、B用導(dǎo)線連用導(dǎo)線連接時(shí)，接時(shí)，A上有氣泡析出；把上有氣泡析出；把C浸入浸入D的的硝酸鹽溶液中，硝酸鹽溶液中，C的表面有的表面有D析出。析出。這四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱這四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱為為 。CDBA返回返回（3）加快氧化還原反應(yīng)速率）加快氧化還原反應(yīng)速率 例：例：實(shí)驗(yàn)室用實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀和稀H2SO4(或稀鹽酸或稀鹽酸)反應(yīng)制反應(yīng)制H2，常用，常用粗鋅粗鋅，原因是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀，原因是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀H2SO4的溶液的溶液(或稀鹽酸或稀鹽酸)形成原電池

13、，使產(chǎn)生形成原電池，使產(chǎn)生H2的速率加快。的速率加快。(1) 原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。（1）首先是自發(fā)的）首先是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)；（2）兩種金屬活潑性不同的）兩種金屬活潑性不同的電極電極； （金屬或一種非金屬導(dǎo)體）（金屬或一種非金屬導(dǎo)體）（3）電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液（4）閉合回路閉合回路1、原電池原理：、原電池原理：2、 原電池的構(gòu)成條件：原電池的構(gòu)成條件：氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)原電池原電池電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液失失e-，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)還原反應(yīng)陰離子陰離子陽離子陽離子負(fù)極負(fù)極正極正極3.化學(xué)能與光能的相互轉(zhuǎn)化化學(xué)能與光能的相互轉(zhuǎn)化化學(xué)能化學(xué)能燃燒燃燒光合作用光合作用光能光能如：光化學(xué)電池如：光化學(xué)電池 太陽能分解水制氫氣太陽能分解水制氫氣熱能熱能電能電能光能光能化學(xué)反應(yīng)提供能源化學(xué)反應(yīng)提供能源請您當(dāng)醫(yī)生請您當(dāng)醫(yī)生 格林太太漂亮、開朗、樂觀。當(dāng)她開懷大笑時(shí)，格林太太漂亮、開朗、樂觀。當(dāng)她開懷大笑時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)整齊的牙齒中鑲有兩顆假牙：可以發(fā)現(xiàn)整齊的牙齒中鑲有兩顆假牙： 其中一顆是黃金的其中一顆是黃金的這是她富有的標(biāo)志；這是她富有的標(biāo)志； 另一顆是不銹鋼的另一顆是不銹鋼的這是車禍