化學(xué)能與電能 一等獎

化學(xué)能與電能【考綱及課標要求】教學(xué)目標1.掌握原電池基本工作原理2.掌握原電池基本組成條件3.能夠書寫簡單電池及電極反應(yīng)方程式4.了解能量的轉(zhuǎn)化對生產(chǎn)和生活的影響

重點難點原電池的構(gòu)成條件及工作原理化學(xué)小史

意大利解剖學(xué)和醫(yī)學(xué)教授伽伐尼，在一次解剖青蛙的實驗中意外發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用兩種不同金屬材質(zhì)的解剖刀同時觸碰青蛙腿時，蛙腿會發(fā)生痙攣。為此，他又做了一系列的實驗，用不同金屬絲接通蛙腿時，蛙腿都會產(chǎn)生痙攣。蛙腿化學(xué)小史

格林太太開朗、樂觀。開懷大笑的時候，大家會發(fā)現(xiàn)她一口整齊潔白的牙齒中鑲有兩顆假牙。一顆金牙，一顆鋼牙，這是一次車禍后留下的痕跡。令人百思不得其解的是，自從鑲了這兩顆假牙后，格林太太經(jīng)常頭痛失眠······醫(yī)生絞盡腦汁，病情也不見好轉(zhuǎn)······

思考為什么“蛙腿會痙攣”、“兩顆假牙會引發(fā)頭痛”呢？閱讀教材39-40頁回答下列問題1、何為一次能源、二次能源？2、電能是一次能源還是二次能源？3、根據(jù)2001年我國發(fā)電總量構(gòu)成圖，我國（）發(fā)電居于首位。水電站直接從自然界取得的能源稱為一次能源火電站一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到的能源稱為二次能源

電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱為電力?；痣?1.2％水電17.6％其它1.2％2001年我國發(fā)電總量構(gòu)成2006年我國發(fā)電總量構(gòu)成一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能火力發(fā)電原理及過程思考：火力發(fā)電的過程能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？化學(xué)能（燃料）燃燒熱能蒸汽機械能（渦輪機）發(fā)電機電能2、火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析燃燒氧化還原反應(yīng)氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移火力發(fā)電將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化過程關(guān)鍵本質(zhì)本質(zhì)引起一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能【思考與交流】火力發(fā)電有什么缺點1.煤炭是非可再生資源，會造成能源危機2.煤炭燃燒會產(chǎn)生污染性氣體3.經(jīng)多次轉(zhuǎn)換，能量損耗大，燃料的利用率低

化學(xué)能電能

直接？實踐活動自制電池——水果電池。如下圖：稀硫酸ZnCu將一Zn片、Cu片平行插入稀硫酸中，有什么現(xiàn)象？寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式。實驗探究稀硫酸ZnCu現(xiàn)象(3)電流表指針有偏轉(zhuǎn)(2)銅片上有氣泡產(chǎn)生實驗2-4(1)鋅片不斷溶解一、原電池（1）定義：將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置，稱為原電池（電源）規(guī)定：負極：正極：電子流出（或電流流進）的一極電子流進（或電流流出）的一極稀硫酸ZnCuZn2+e-e-H+H+－+Zn－2e-=Zn2+總反應(yīng)：2H++2e-=H2↑Zn+2H+=Zn2++H2↑（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）鋅片：銅片：Cu-Zn原電池：負極：正極：（2）工作原理：e-↑e-→e-↓⊕_外電路：內(nèi)電路：陽離子→正極陰離子→負極負極→正極e-這樣整個電路構(gòu)成了閉合回路，帶電粒子的定向移動產(chǎn)生電流回憶思考：通過以上實驗想想原電池是由哪幾部分組成的，構(gòu)成原電池的條件又有哪些？組成：兩電極、導(dǎo)線、電解質(zhì)溶液以及容器怎樣才能構(gòu)成一個原電池呢？（可以）（可以）（可以）（不可以）形成條件一：活潑性不同的兩個電極負極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等第一組實驗實驗探究:形成原電池的條件（可以）（不可以）形成條件二：電極需浸入電解質(zhì)溶液中第二組實驗實驗探究:形成原電池的條件第三組實驗形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）實驗探究:形成原電池的條件（可以）實驗探究:形成原電池的條件一

u（不可以）第四組實驗形成條件四：必須具備一個自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)（可以）（3）原電池組成條件

①兩種活潑性不同的金屬作電極

（或其中一種為能導(dǎo)電的非金屬，如“碳棒”）其中較活潑金屬為負極。較不活潑金屬（或非金屬）為正極

②電解質(zhì)溶液

③形成閉合回路

④能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)兩極一液一線一反應(yīng)病例回顧病例分析你能為她開一個藥方嗎？思考:???診療方案：拔掉一顆，換成和另一顆牙相同材料的假牙！學(xué)以致用（4）原電池原理的應(yīng)用①制作化學(xué)電源②加快反應(yīng)速率：

例如，實驗室制H2時，由于鋅太純，反應(yīng)一般較慢，可加入少量CuSO4以加快反應(yīng)速率。③判斷金屬活動性的強弱④揭示鋼鐵腐蝕的原因及防止鋼鐵的腐蝕。

鋼鐵中含有碳，可與Fe組成原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)而使鋼鐵遭到腐蝕

習(xí)題練習(xí).把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，電子由d流向b，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為()A．a(chǎn)>b>c>dB．a(chǎn)>c>d>bC．c>a>b>dD．b>d>c>aB利用原電池電極判斷金屬性強弱⑤例：(√)(√)負極：正極：總反應(yīng)：正極：負極：總反應(yīng)：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO4現(xiàn)象？（5）電極反應(yīng)方程式的書寫練：你是如何判定裝置的正、負極？思考與交流正極

負極電子流入的極不活潑電極發(fā)生還原反應(yīng)電子流出的極較活潑電極發(fā)生氧化反應(yīng)Fe比Fe不活潑的金屬或石墨

CuSO4

、CuCl2等負極：正極：電解質(zhì)溶液：請根據(jù)反應(yīng):Fe+Cu2+=Fe2++Cu設(shè)計原電池，你有哪些可行方案?Cu2+溶液（6）設(shè)計原電池作業(yè)自行設(shè)計原電池：

電池反應(yīng)為Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2標注電子轉(zhuǎn)移方向，正負極，寫出電極反應(yīng)方程式；并盡可能完整的闡述出它的工作原理三、發(fā)展中的化學(xué)電源干電池堿性電池蓄電池鋰離子電池燃料電池干電池堿性電池1、干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理負極：Zn—2e-==Zn2+特點：a：一次性電池，不可逆b：用KOH代替NH4Cl能提高性能，延長壽命汽車用蓄電池鋰離子電池鋰離子電池：它是新一代可充電的綠色電池，現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動電話、攝像機等低功耗電器的主流。2.充電電池（2）充電電池(又稱二次電池)Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O(-)(+)負極:Pb+SO42--2e-==PbSO4

Pb+PbO2+4H++2SO42-==2PbSO4+2H2O正極:PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O鉛蓄電池特點：電池總反應(yīng)式：二次電池,可再次充電使用鋰電池

鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負極相比較，使用壽命大大延長。鎳鎘電池

特點：比鉛蓄電池耐用，可密封反復(fù)使用。NiO2（S）+Cd（S）+2H2O（L）=Ni（OH）2（S）+Cd（OH）2（S）Ag2O（S）+Cd（S）+H2O（L）=2Ag（S）+Cd（OH）2（S）3.新型燃料電池

燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池氫氧燃料電池燃料電池氫氧燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)怎么寫？

氫氧燃料電池：

總反應(yīng)式：2H2+O2==2H2O

1.中性介質(zhì)

正極：O2+2H2O+4e-==4OH-

負極：2H2-4e-==4H+

總反應(yīng)式：2H2+O2==2H2O

2.酸性介質(zhì)

正極：O2+4H++4e-==2H2O

負極：2H2-4e-==4H+

總反應(yīng)式：2H2+O2==2H2O

氫氧燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)怎么寫？

3.堿性介質(zhì)

正極：O2+2H2O+4e-==4OH-

負極：2H2-4e-+4OH-==4H2O

總反應(yīng)式：2H2+O2==2H2O

例2：寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液）的電極反應(yīng)式及總方程式：正極：

2O2+8e-+4H2O===8OH-負極

CH4+10OH--8e-===CO32-+7H2O總反應(yīng)：CH4+2O2+2OH-===CO32-+3H2O反應(yīng)后溶液的pH如何變化？酸性介質(zhì)：正極：O2+4H++4e-===2H2O

負極：CH4+2H2O-8e-===CO2+8H+

總反應(yīng)：

CH4+2O2===CO2+2H2O

甲醇燃料電池在堿性條件下和酸性條件下各電極的反應(yīng)

酸性條件下負極：2CH3OH-12e-

＋2H2O==2CO2↑＋