化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能第課時

1、12一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化 化學(xué)能化學(xué)能（燃料）（燃料）熱熱能能機械能機械能電電能能燃燒燃燒蒸汽蒸汽發(fā)電機發(fā)電機（蒸汽輪機）（蒸汽輪機）（2）存在的缺陷：）存在的缺陷： 經(jīng)經(jīng)多次多次轉(zhuǎn)換，能量轉(zhuǎn)換，能量損耗損耗大，燃料的大，燃料的利利用率低用率低；環(huán)境；環(huán)境污染污染嚴(yán)重。嚴(yán)重。（1）能量轉(zhuǎn)換：）能量轉(zhuǎn)換：1、火力發(fā)電、火力發(fā)電化學(xué)能化學(xué)能電電能能一一 步步 到到 位位？探索實驗：探索實驗：Zn與與Cu插入稀硫酸的現(xiàn)象與解釋插入稀硫酸的現(xiàn)象與解釋 實驗實驗現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論或解釋結(jié)論或解釋 鋅片表面有氣泡鋅片表面有氣泡銅片表面無氣泡銅片表面無氣泡銅與稀硫酸不反應(yīng)銅與稀硫酸

2、不反應(yīng)鋅與稀硫酸反應(yīng)鋅與稀硫酸反應(yīng)? ?鋅片有氣泡，銅鋅片有氣泡，銅片有大量氣泡片有大量氣泡CuZn稀稀H2SO4CuZn稀稀H2SO4Cu稀稀H2SO4Zn稀稀H2SO4鋅片表面有氣泡鋅片表面有氣泡銅片表面無氣泡銅片表面無氣泡鋅與稀硫酸反應(yīng)鋅與稀硫酸反應(yīng)銅與稀硫酸不反應(yīng)銅與稀硫酸不反應(yīng)H+在銅片上得到在銅片上得到電子被還原成氫電子被還原成氫氣。氣。6(4)用一干電池連接電流計驗證用一干電池連接電流計驗證電子流向，確定電子流向，確定Zn片片, Cu片的片的正負(fù)極是怎樣的？正負(fù)極是怎樣的？(3)導(dǎo)線間接一電流計有何現(xiàn)象導(dǎo)線間接一電流計有何現(xiàn)象產(chǎn)生？為什么？產(chǎn)生？為什么？活動與探究活動與探究銅片上

3、有無色氣體產(chǎn)生，鋅片無明顯銅片上有無色氣體產(chǎn)生，鋅片無明顯現(xiàn)象，電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn)?，F(xiàn)象，電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn)。H H+ +在銅片上得到電子被還原成氫氣，在銅片上得到電子被還原成氫氣，說明有電子從鋅片流入到銅片說明有電子從鋅片流入到銅片. .CuZn 稀硫酸稀硫酸Zn2+H+H+等效電路等效電路原電池的正負(fù)極判斷原電池的正負(fù)極判斷一、原電池一、原電池問題探究：問題探究： 你了解原電池的正負(fù)你了解原電池的正負(fù)極和工作原理嗎極和工作原理嗎? ?1 1、定義、定義: :把把化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔艿难b置。的裝置。原電池形成的實質(zhì)：原電池形成的實質(zhì)： 將將氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)分開在兩極進分開在兩極進

4、行，行，還原劑所失去的電子通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移給還原劑所失去的電子通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移給氧化劑。氧化劑。電池發(fā)明的小故事電池發(fā)明的小故事q17911791年他在解剖時年他在解剖時會有會有肌肉抽搐的現(xiàn)象。伽伏尼認(rèn)肌肉抽搐的現(xiàn)象。伽伏尼認(rèn)為為動物的組織動物的組織會產(chǎn)生電流，會產(chǎn)生電流，而金屬是傳遞電流的導(dǎo)體。而金屬是傳遞電流的導(dǎo)體。 q他從獨特的角度認(rèn)為電他從獨特的角度認(rèn)為電流是由兩種不同的金屬產(chǎn)流是由兩種不同的金屬產(chǎn)生的，經(jīng)過一系列的實驗，生的，經(jīng)過一系列的實驗，終于在終于在1800年成功研制年成功研制了世界上第一個能產(chǎn)生穩(wěn)了世界上第一個能產(chǎn)生穩(wěn)定電流的電池（見右圖）。定電流的電池（見右圖）。 （意大利生物（意

5、大利生物學(xué)家伽伏尼）學(xué)家伽伏尼）（法國物理（法國物理學(xué)家、化學(xué)學(xué)家、化學(xué)家伏特）家伏特）CuZn 稀硫酸稀硫酸11負(fù)極負(fù)極正極正極Zn-2e-=Zn2+2H+ +2e-=H2還原劑還原劑(Zn)失去電失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)子，發(fā)生氧化反應(yīng)氧化劑氧化劑(H+)在銅極上在銅極上得到電子，發(fā)生還得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)原反應(yīng)還原劑失去的還原劑失去的電子從鋅極流電子從鋅極流出出流入銅極流入銅極.經(jīng)外電路經(jīng)外電路Zn2+H+SO42-電流方向電流方向12 （2 2）原電池的電極反應(yīng)式）原電池的電極反應(yīng)式氧化氧化反應(yīng)反應(yīng)ZnZn2e2e- - ZnZn2+2+2H2H+ + + 2e+ 2e- -H H2

6、2負(fù)極負(fù)極正極正極Zn+2HZn+2H+ +ZnZn2+2+H+H2 2還原還原反應(yīng)反應(yīng)實驗探究形成原電池的條件實驗探究形成原電池的條件（偏轉(zhuǎn)）（偏轉(zhuǎn)）（偏轉(zhuǎn)）（偏轉(zhuǎn)）（偏轉(zhuǎn)）（偏轉(zhuǎn)）（不偏轉(zhuǎn)）（不偏轉(zhuǎn)）形成條件一：形成條件一：有兩種活動性有兩種活動性不同的金屬（或一種金屬和不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導(dǎo)體）做電極一種非金屬導(dǎo)體）做電極負(fù)極：較活潑的金屬負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等正極：較不活潑的金屬、石墨等（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成條件二形成條件二：電極需插進電解質(zhì)溶液中：電極需插進電解質(zhì)溶液中實驗探究形成原電池的條件實驗探究形成原電池的條件實驗探究形成

7、原電池的條件實驗探究形成原電池的條件形成條件三：形成條件三：必須形成閉合回路必須形成閉合回路（不可以）（不可以）（可以）（可以）通常情況下：通常情況下： 兩種活潑性兩種活潑性不同不同的的兩個電極兩個電極（或一種金（或一種金屬和另一種非金屬導(dǎo)體）構(gòu)成電極；屬和另一種非金屬導(dǎo)體）構(gòu)成電極； 兩電極都接觸兩電極都接觸電解質(zhì)電解質(zhì)溶液溶液 正極、負(fù)極、電解質(zhì)溶液構(gòu)成正極、負(fù)極、電解質(zhì)溶液構(gòu)成閉合回路閉合回路 要有能要有能自發(fā)自發(fā)進行的進行的氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)：判斷下列哪些反應(yīng)能設(shè)計成原電池（判斷下列哪些反應(yīng)能設(shè)計成原電池（ ）A、Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu B、Al2O3 +

8、 6HCl = 2AlCl3 + 3H2OC、4Al + 3O2 = 2Al2O3 D、Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2OE、2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2 F F、Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag ACEF練習(xí)練習(xí)1：下列裝置哪些可以形成原電池下列裝置哪些可以形成原電池( )AAAAAAAZn CuFe C(石墨石墨) Zn CuZn ZnFe 陶瓷陶瓷Fe 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 CuSO4

9、溶液溶液 酒精酒精 稀稀H2SO4 E F G HABCABC4 4、原電池原理的應(yīng)用、原電池原理的應(yīng)用 b、設(shè)計原電池設(shè)計原電池 如利用如利用 Cu+2FeCl3= CuCl2+2FeCl2 的氧化的氧化還原反應(yīng)設(shè)計原電池還原反應(yīng)設(shè)計原電池 負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：Cu2e - = Cu2+2Fe3+ +2e- =2Fe2+氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)a、金屬的腐蝕金屬的腐蝕 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: . 3.請在圖上標(biāo)出電子的流動方向和電流

10、方向請在圖上標(biāo)出電子的流動方向和電流方向,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. AgFeZn Zn2e - = Zn2+ Cu Cu2+ +2e - = Cu Zn+Cu2+ = Zn2 + CuFe Fe2e - = Fe 2+ Ag 2H+2e - = H2 Fe+2H+ = Fe 2+ +H2 Ie-e-I 【交流與討論】：【交流與討論】：在一塊表面無銹的鐵片上滴一大滴含酚酞的在一塊表面無銹的鐵片上滴一大滴含酚酞的食鹽水，放置一段時間后可以看到液滴周圍食鹽水，放置一段時間后可以看到液滴周圍逐漸出現(xiàn)紅色，并慢慢形成紅色的銹斑。試逐漸出現(xiàn)紅色，并慢慢

11、形成紅色的銹斑。試說明產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因？說明產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因？例如鐵的腐蝕例如鐵的腐蝕1.析氫腐蝕析氫腐蝕（酸性較強的條件下的腐蝕）（酸性較強的條件下的腐蝕）負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：Fe2e-=Fe2+2H+ 2e- =H22.吸氧腐蝕吸氧腐蝕（酸性較弱或中性條件下的腐蝕）（酸性較弱或中性條件下的腐蝕）負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：2Fe4e- =2Fe2+O2+2H2O+4e- =4OH鋰電池鋰電池 化學(xué)電源化學(xué)電源（1）一次電池（如干電池）一次電池（如干電池）: :用過后不能復(fù)原用過后不能復(fù)原（2）二次電池（如蓄電池）二次電池（如蓄電池）: :充電后能繼續(xù)使用充電后能繼續(xù)使用（3）燃料電池）燃料

12、電池（4）海水電池）海水電池 負(fù)極（鋅筒）：負(fù)極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+正極（石墨）：正極（石墨）：2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn+ 2MnO2+2NH4+=Zn2+ Mn2O3+2NH3+H2O干電池 Zn- Mn普通普通干電池干電池（1）一次電池 銀鋅電池銀鋅電池鈕扣電池鈕扣電池 該電池使用壽命較長，廣該電池使用壽命較長，廣泛用于電子表和電子計算機。其電極分別為泛用于電子表和電子計算機。其電極分別為Ag2O和和Zn，電解質(zhì)為，電解質(zhì)為KOH溶液。發(fā)生反應(yīng)后生成溶液。發(fā)生反應(yīng)后生成Ag和和ZnO,其電極反應(yīng)式為：其電極反應(yīng)式為：負(fù)極：負(fù)

13、極：Zn+2OH-2e- = ZnO+H2O 正極：正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-銀鋅銀鋅紐紐扣電池扣電池總反應(yīng)式為：總反應(yīng)式為：Zn+ Ag2O= ZnO+2Ag（2）二次電池鉛蓄電池鉛蓄電池（1）電極材料及原料）電極材料及原料（2）電解質(zhì)溶液）電解質(zhì)溶液（3）電極反應(yīng)式：）電極反應(yīng)式：正極：正極：PbO2 負(fù)極：負(fù)極：PbH2SO4溶液溶液負(fù)極（負(fù)極（Pb）: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O正極（正極（PbO2）: PbO2+4H+SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)：（3

14、3）燃料電池燃料電池負(fù)極：負(fù)極：2H2+4OH-4e-=4H2O 正極：正極：O2+2H2O+4e-=4OH- 總反應(yīng)：總反應(yīng)：O2+2H2=2H2O常見的燃料電池有氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、常見的燃料電池有氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、鋁鋁- -空氣燃料電池、熔融鹽燃料電池等?？諝馊剂想姵?、熔融鹽燃料電池等。如圖電池反應(yīng)如圖電池反應(yīng) 拓展：拓展：家庭小實驗家庭小實驗ZnCu 蔗糖（蔗糖（4）ZnCuCuSO4溶液（溶液（5）判斷下列裝置能否形成原電池判斷下列裝置能否形成原電池CuZn稀硫酸（稀硫酸（6）CuZn稀硫酸（稀硫酸（7）請總結(jié)原電池形成的條件請總結(jié)原電池形成的條件稀硫酸（稀硫酸（1

15、）ZnZnZnCuZnCZnCuZnCuCuZn稀硫酸（稀硫酸（2）稀硫酸（稀硫酸（3） 蔗糖（蔗糖（4）CuSO4溶液（溶液（5）CuZn稀硫酸（稀硫酸（6）稀硫酸（稀硫酸（7）Fe + CuSO4 = FeSO4 + CuCu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag 請將下列兩個反應(yīng)設(shè)計原電池并畫出請將下列兩個反應(yīng)設(shè)計原電池并畫出裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，試寫出相應(yīng)的電裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，試寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式極反應(yīng)式【復(fù)習(xí)回顧】：【復(fù)習(xí)回顧】：1. 1.原電池是原電池是_的裝置的裝置. . 原電池反應(yīng)的本質(zhì)是原電池反應(yīng)的本質(zhì)是_反應(yīng)反應(yīng). .將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

16、氧化還原氧化還原2. 2.如右圖所示，組成的原電池：如右圖所示，組成的原電池：(1).(1).當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀H H2 2SOSO4 4時：時： ZnZn電極是電極是_（填（填“正正”或或“負(fù)負(fù)”）極，）極，其電極反應(yīng)為其電極反應(yīng)為_，該反應(yīng)，該反應(yīng)是是_（填（填“氧化氧化”或或“還原還原”，下同），下同）反應(yīng)；反應(yīng)；CuCu電極是電極是_極，其電極反應(yīng)為極，其電極反應(yīng)為_,_,該反應(yīng)是該反應(yīng)是_反應(yīng)反應(yīng). .(2).(2).當(dāng)電解質(zhì)溶液為當(dāng)電解質(zhì)溶液為CuSOCuSO4 4溶液時：溶液時： ZnZn電極電極是是_極，其電極反應(yīng)為極，其電極反應(yīng)為_，該反應(yīng)是該反應(yīng)是_反應(yīng)；反應(yīng)

17、；CuCu電極是電極是_極，極，其電極反應(yīng)為其電極反應(yīng)為_,_,該反應(yīng)該反應(yīng)_反應(yīng)反應(yīng). .負(fù)負(fù)Zn Zn 2e 2e - - = Zn = Zn 2+2+氧化氧化正正2H2H+ + +2e +2e- - =H=H2 2還原還原負(fù)負(fù)Zn Zn 2e 2e - - = Zn = Zn 2+2+氧化氧化正正CuCu2+ 2+ + 2e + 2e - - = Cu = Cu還原還原X、Y、Z、W四種金屬片進入稀鹽酸中四種金屬片進入稀鹽酸中,用導(dǎo)線連接用導(dǎo)線連接,可以組成原電池可以組成原電池,實驗結(jié)果如下圖所示實驗結(jié)果如下圖所示:則四種金屬的活潑性由強到弱的順序為則四種金屬的活潑性由強到弱的順序為_Z

18、YXW試試一一試試1、判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，、判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負(fù)極名稱，并請說明理由；若是，請指出正負(fù)極名稱，并寫出電極反應(yīng)式寫出電極反應(yīng)式.()()()2H+2e-H2負(fù)極：負(fù)極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：正極正極：Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2()()負(fù)極負(fù)極：正極正極：總反應(yīng)總反應(yīng)：正極：正極：負(fù)極負(fù)極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn2e- Zn2+2H+2e- H2Zn+2H+Zn2+H2Fe2e - Fe2+Cu2+2e- CuFe+Cu2+Fe2+Cu2、X、Y、Z都是金屬，把都是金屬，把X浸入浸入Z的硝酸鹽的硝酸鹽溶液中，溶液中，X的表面有的表面有Z析出，析出，X與與Y組成原電池組成原電池時，時，Y是電池的負(fù)極。是電池的負(fù)極。X、Y、Z三種金屬的活三種金屬的活動性順序為動性順序為( ) A XYZ B XZY C YXZ D YZXC3 3、下列方程式能設(shè)計成原電池嗎