2.3.3化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量

格林太太是一位漂亮、開(kāi)朗、樂(lè)觀的婦女。當(dāng)她開(kāi)懷大笑的時(shí)候，就會(huì)露出兩顆很精致的牙齒：一顆是黃金的——這是她富有的標(biāo)志；另一顆是不銹鋼的——這是一次車禍留下的。令人百思不得其解的，自從車禍以后，格林太太經(jīng)常頭痛、夜間失眠、整天心情煩躁，醫(yī)生絞盡了腦汁，格林太太的病情仍未好轉(zhuǎn)……請(qǐng)您來(lái)當(dāng)醫(yī)生如何解決格林太太的煩惱？如何利用化學(xué)反應(yīng)制備新物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用制備新物質(zhì)物質(zhì)變化提供能源能量變化如何利用化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量原電池的工作原理學(xué)習(xí)目標(biāo):1、理解原電池概念和工作原理，學(xué)會(huì)正負(fù)極判斷2、理解掌握構(gòu)成原電池的條件3、學(xué)會(huì)電極反應(yīng)方程式的書寫第二章第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)的利用2.3.3.化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量難點(diǎn)：從電子轉(zhuǎn)移角度分析原電池的反應(yīng)原理。交流·研討1.你知道即熱飯盒的原理嗎？2.鐵路工人經(jīng)常利用鋁熱劑來(lái)焊接鐵軌，你能解釋其中的原因嗎？一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能請(qǐng)舉出你了解的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能的例子即熱飯盒鋁熱劑能焊接鋼軌鋁熱劑是把鋁粉和氧化鐵粉末按一定比例配成的混合物，當(dāng)用引燃劑點(diǎn)燃，反應(yīng)猛烈進(jìn)行，得到氧化鋁和單質(zhì)鐵并放出大量的熱，溫度可到3000℃，能使生成的鐵熔化。

2Al+Fe2O3==2Fe+Al2O3高溫思考：是否化學(xué)能只能轉(zhuǎn)化成熱能？1、放熱反應(yīng)：2、吸熱反應(yīng)：⑴將Zn片插入H2SO4溶液中有什么現(xiàn)象？為什么？⑵將Cu片插入H2SO4溶液中有什么現(xiàn)象？為什么？鋅片質(zhì)量減少，表面有氣泡產(chǎn)生，溫度計(jì)示數(shù)上升無(wú)現(xiàn)象，銅不與硫酸反應(yīng)二、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能活動(dòng)?探究⑷若將Zn片,Cu片用一導(dǎo)線連接再浸在H2SO4溶液中，有什么現(xiàn)象？為什么？⑶將一Zn片,Cu片平行插入H2SO4溶液中，有什么現(xiàn)象？為什么？Zn片質(zhì)量減少，表面有氣泡產(chǎn)生，Cu片無(wú)現(xiàn)象鋅片質(zhì)量減少，銅片表面有氣泡產(chǎn)生，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。1、原電池①.定義：這種利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置稱為原電池。②.工作原理：利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能CuZn---Zn2+H+H+Zn－2e－→Zn2+2H++2e－→H2↑氧化反應(yīng)還原反應(yīng)負(fù)極正極電子沿導(dǎo)線傳遞，產(chǎn)生電流陽(yáng)離子失去電子得到電子陰離子正極（為什么？）負(fù)極SO42-較活潑金屬較不活潑金屬或石墨外電路指的是正負(fù)極和導(dǎo)線,或者理解為電子流過(guò)的路線內(nèi)電路指的是電解質(zhì)溶液,或離子移動(dòng)的路線SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+H+H+H+H+電流電子負(fù)極(-)正極(+)+++++++++——————————————————Zn2+e-Zn2+e-e-Zn2+電極材料鋅銅電極名稱負(fù)極正極電極反應(yīng)Zn-2e-==Zn2+2H＋＋2e－==H2↑反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)外電路電子流向由鋅片沿導(dǎo)線流向銅片內(nèi)電路離子移向溶液中H＋向正極移動(dòng)，在銅片上被還原為H2原電池總反應(yīng)Zn＋2H＋===Zn2＋H2↑“電子不下溶液，離子不上導(dǎo)線”2、實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件（可以）（可以）（可以）形成條件一：活潑性不同的兩個(gè)電極負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等第一組實(shí)驗(yàn)（不可以）活動(dòng).探究（可以）（不可以）形成條件：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中第二組實(shí)驗(yàn)2、實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件第三組實(shí)驗(yàn)2、實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）Cu2、實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件形成條件四：必須是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)第四組實(shí)驗(yàn)小結(jié)1：組成原電池的條件①有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體）作電極②電極材料均插入電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）中形成閉合電路

③自發(fā)的氧化還原反應(yīng)（放熱反應(yīng)）思考：原電池的正負(fù)極如何判斷？Cu-Zn原電池中正負(fù)極和電極反應(yīng)(Zn):Zn-2e-=Zn2+(Cu):2H++2e-=H2↑①電極反應(yīng)：②原電池正負(fù)極的判斷：負(fù)極：電子流

的一極，

電子，發(fā)生

反應(yīng)。正極：電子流

的一極，

電子，發(fā)生

反應(yīng)。負(fù)極正極出失氧化入得還原氧化反應(yīng)還原反應(yīng)總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2++H2↑“負(fù)氧正還”學(xué)習(xí)目標(biāo):1、學(xué)會(huì)電極反應(yīng)方程式的書寫2、理解掌握的原電池的應(yīng)用3、通過(guò)原電池的工作原理設(shè)計(jì)原電池第二章第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)的利用2.3.3.化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量難點(diǎn)：設(shè)計(jì)原電池，及原電池的應(yīng)用思考：1、什么是內(nèi)電路？什么是外電路？2、銅鋅原電池中，銅片在原電池中有什么作用？3、原電池的構(gòu)成條件是什么？4、原電池工作時(shí)，負(fù)極失去的電子總數(shù)與正極得到的電子總數(shù)有什么關(guān)系？5、在下圖的裝置中，屬于原電池且有電流產(chǎn)生的是______6、生鐵與純鐵哪個(gè)更易生銹？格林太太是一位漂亮、開(kāi)朗、樂(lè)觀的婦女。當(dāng)她開(kāi)懷大笑的時(shí)候，就會(huì)露出兩顆很精致的牙齒：一顆是黃金的——這是她富有的標(biāo)志；另一顆是不銹鋼的——這是一次車禍留下的。令人百思不得其解的，自從車禍以后，格林太太經(jīng)常頭痛、夜間失眠、整天心情煩躁，醫(yī)生絞盡了腦汁，格林太太的病情仍未好轉(zhuǎn)……請(qǐng)您來(lái)當(dāng)醫(yī)生判斷下列能否形成原電池？稀硫酸ZnCuFeCu稀硫酸酒精ZnCu×√××水果CuCu稀硫酸√酒精(A)1、下列裝置中能組成原電池的是稀H2SO4稀H2SO4(B)(C)(D)考考你：例．某實(shí)驗(yàn)興趣小組以Zn和Cu為電極，稀硫酸為電解質(zhì)溶液研究原電池，并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了拓展，以下實(shí)驗(yàn)記錄錯(cuò)誤的是(

)A．銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片逐漸溶解B．電子在溶液中從Cu電極流向Zn電極C．把鋅片換成石墨，電流計(jì)指針沒(méi)有明顯偏轉(zhuǎn)D．把稀硫酸換成硫酸銅溶液，電流計(jì)指針依然偏轉(zhuǎn)B負(fù)極（鋅片）：Zn－2e-=Zn2+負(fù)極（鋅片）：Zn－2e-=Zn2+正極（石墨）：2H++2e-=H2↑正極（銅片）：Cu2++2e-=Cu一、電極反應(yīng)式的書寫Fe

AgCuSO4溶液A練習(xí)1：判斷右邊原電池的正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。

CuCFeCl3溶液負(fù)極：Cu

失電子Cu-2e-=Cu2+正極：Fe3+得電子2Fe3++2e-=2Fe2+A

Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2先寫出總反應(yīng)：即負(fù)極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)拆成離子方程式：Cu+2Fe3＋

=Cu2＋

+2Fe2＋根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極例如;Cu、Fe作兩極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液的原電池中：①Cu作____極,②Fe作____極電極反應(yīng)式是：負(fù)極____________正極_____________總反應(yīng)式是_____________________如將稀硫酸改為濃硝酸則：①Cu作____極,②Fe作____極電極反應(yīng)式是：負(fù)極____________正極_____________________總反應(yīng)式是_______________________________Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O正負(fù)Fe-2e-=Fe2+2H++2e-=H2↑Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑負(fù)正Cu-2e-=Cu2+

2NO3-+4H++2e-==2NO2↑

+2H2OCuFe

稀硫酸濃硝酸判斷右邊原電池的兩極，并寫出電極反應(yīng)式。＋稀硫酸溶液NaOH溶液

稀硫酸負(fù)極:Mg-2e-==Mg2+

正極：2H++2e-==H2↑NaOH溶液負(fù)極：2Al+8OH--6e-=2Al(OH)4-正極：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-

2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)4-+3H2↑AAMgAlMgAl－－＋練習(xí)2:判斷電極時(shí)，不能簡(jiǎn)單地依據(jù)金屬的活潑性來(lái)判斷，要看反應(yīng)的具體情況，如：a.Al在強(qiáng)堿性溶液中比Mg更易失電子，Al作負(fù)極，Mg作正極；b.Fe、Al在濃HNO3中鈍化后，比Cu等金屬更難失電子，Cu等金屬作負(fù)極，F(xiàn)e、Al作正極。1、一個(gè)原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，該反應(yīng)的原電池的正確組成是（）

（A）（B）（C）（D）正極ZnCuCuCu負(fù)極CuZnZnZn電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4HClCuCl2D練習(xí)3:2、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是(D)A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定；B.保持平衡狀態(tài)；C.鐵圈向下傾斜；D.銀圈向下傾斜；練習(xí)3:1、比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。例1：下列敘述中，可以說(shuō)明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是C.將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出；B.在氧化–還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；D.同價(jià)態(tài)的陽(yáng)離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；（C）二、原電池的應(yīng)用

2.有A、B、C、D四種金屬，將A與B用導(dǎo)線聯(lián)結(jié)起來(lái)浸入稀H2SO4中，B極產(chǎn)生氣泡，將A、D分別浸入等濃度鹽酸中，D比A反應(yīng)劇烈，將C浸入B的鹽溶液中，無(wú)明顯變化，如果把銅浸入C的鹽溶液中，有金屬C析出，據(jù)此判斷它們的活潑性由強(qiáng)到弱的順序是（）（A）Ｄ、Ｃ、Ａ、Ｂ（Ｂ）Ｄ、Ａ、Ｂ、Ｃ（Ｃ）Ｄ、Ｂ、Ａ、Ｃ（Ｄ）Ｂ、Ａ、Ｄ、ＣB3、①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池，①②相連時(shí)，外電路電流從②流向①；①③相連時(shí)，③為正極，②④相連時(shí)，②有氣泡逸出；③④相連時(shí)，③的質(zhì)量減少，據(jù)此判斷這四種金屬活動(dòng)性由大到小的順序是(

)A．①③②④B．①③④②C．③④②①D．③①②④B2.加快化學(xué)反應(yīng)速率。二、原電池的應(yīng)用如：在鋅與稀硫酸反應(yīng)制氫氣時(shí)，向稀硫酸中加入硫酸銅溶液。例：下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時(shí)間后腐蝕速率由慢到快的順序是二、原電池的應(yīng)用3.防止金屬被腐蝕。如：在輪船外表水線以下位置附加鋅塊在鐵管外鍍鋅練習(xí)：A、B、C三個(gè)燒杯中分別盛有相同物質(zhì)的量濃度的稀硫酸，如圖所示：(1)A中反應(yīng)的離子方程式是_____________(2)B中Sn極的電極反應(yīng)式為_(kāi)________________，Sn極附近溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(3)C中被腐蝕的金屬是____________，總反應(yīng)離子方程式是______________________，比較A、B、C中鐵被腐蝕的速率由快到慢的順序是____________________。2H＋＋2e－===H2↑pH增大ZnFe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑B>A>C金屬腐蝕規(guī)律告訴我們，原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕。二、原電池的應(yīng)用4．設(shè)計(jì)電池理論上能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。如：把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋設(shè)計(jì)成原電池，可用Fe作負(fù)極，銅(或石墨)作正極，F(xiàn)eCl3溶液作電解質(zhì)溶液。Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag(Zn∣AgNO3∣C)鍍鋅鐵管原電池的應(yīng)用小結(jié)：1.比較金屬的活動(dòng)性。2.防止金屬被腐蝕。如：在輪船外表水線以下位置附加鋅塊在鐵管外鍍鋅3.加快化學(xué)反應(yīng)速率。如：在鋅與稀硫酸反應(yīng)制氫氣時(shí)，向稀硫酸中加入硫酸銅溶液。4.提供能源。5．設(shè)計(jì)電池理論上能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。如：把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋設(shè)計(jì)成原電池，可用Fe作負(fù)極，銅(或石墨)作正極，F(xiàn)eCl3溶液作電解質(zhì)溶液。普通干電池氫氧燃料電池鉛蓄電池問(wèn)題探索：上述哪種電池不易對(duì)環(huán)境造成污染？三、常見(jiàn)電池這些電池大大的改善了人民的生活，但由于其放電時(shí)間短，廢舊電池?cái)?shù)量大也對(duì)我們的環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的破壞。氫氧燃料電池思考：電極方程式如何書寫？酸性：正極：O2+4H++4e-==2H2O負(fù)極：2H2-4e-==4H+總反應(yīng)式：2H2+O2==2H2O堿性：正極：O2+2H2O+4e-==4OH-負(fù)極：2H2

+4OH--4e-==4H2O總反應(yīng)式：2H2+O2==2H2O小結(jié)：原電池的應(yīng)用：原電池：構(gòu)成原電池的條件利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。①兩種電極②在電解質(zhì)溶液中形成閉合回路③能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。

1.比較金屬的活動(dòng)性。2.防止金屬被腐蝕。3.加快化學(xué)反應(yīng)速率。4.提供能源．5.設(shè)計(jì)電池1.你知道即熱飯盒的原理嗎？在這個(gè)原電池中，Mg和Fe分別作兩個(gè)電極，食鹽溶液作電解質(zhì)溶液，由于Mg比Fe活潑，所以Mg作負(fù)極，F(xiàn)e作正極。其電極反應(yīng)式如下所示：負(fù)極：Mg－2e－＝Mg2+正極：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－電池反應(yīng)：Mg+2H2O====Mg(OH)2+H2↑從電池反應(yīng)來(lái)看食鹽并沒(méi)有參與這個(gè)反應(yīng)，但是它的存在卻可以增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，使原電池的電流強(qiáng)度增大。這樣鎂粉、鐵粉、固體食鹽和水混合后，形成了無(wú)數(shù)個(gè)微型原電池，自然會(huì)使反應(yīng)速率加快。物理學(xué)知識(shí)告訴我們，電源在短路時(shí)會(huì)把電電池同樣也沒(méi)有連接用電器，所以會(huì)形成短路，把部分電能轉(zhuǎn)化成熱能釋放出來(lái)，因此即熱飯盒的能量轉(zhuǎn)化形式可以表述為：化學(xué)能→電能→熱能。

白鐵即鍍鋅鐵板,當(dāng)鍍鋅鐵板出現(xiàn)劃痕時(shí)，暴露出來(lái)的鐵將與鋅形成原電池的兩個(gè)電極，且鋅為負(fù)極，鐵為正極，故鐵板上的鍍鋅層將先被腐蝕，鍍鋅層腐蝕完后才腐蝕鐵板本身。所以白鐵更耐腐蝕。馬口鐵即鍍錫鐵板,當(dāng)有劃痕時(shí)，錫將成為原電池的正極，鐵為負(fù)極，這樣就會(huì)加速鐵的腐蝕。白鐵與馬口鐵資料:作業(yè)1：分層P101復(fù)習(xí)作業(yè)2：P75,4,11,12，13。P77，2，5，7,11,12電極類型負(fù)極正極電極材料較活潑金屬較不活潑金屬或非金屬導(dǎo)體電子流向電子流出電子流入離子移向陰離子移向負(fù)極陽(yáng)離子移向正極電極反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電極現(xiàn)象電極溶解，質(zhì)量減輕電極表面有固體析出，電極質(zhì)量增加或電極表面有氣泡產(chǎn)生2、原電池正負(fù)極判斷方法4、判斷右邊原電池的兩極，并寫出電極反應(yīng)式。A濃HNO3溶液負(fù)極：Cu-2e-=Cu2+

正極：NO3-+e-+2H+

=NO2↑+H2O－＋CuFe＋稀硫酸溶液NaOH溶液

稀硫酸負(fù)極:Mg-2e-==Mg2+

正極：2H++2e-==H2↑NaOH溶液負(fù)極：2Al+8OH--6e-=2Al(OH)4-正極：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-

2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)4-+3H2↑AAMgAlMgAl－－＋練習(xí)2:

Cu、Fe作兩極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液的原電池中：①Cu作____極,②Fe作____極電極反應(yīng)式是：負(fù)極____________正極_____________總反應(yīng)式是_____________________如將稀硫酸改為濃硝酸則：①Cu作____極,②Fe作____極電極反應(yīng)式是：負(fù)極____________正極_____________________總反應(yīng)式是_______________________________Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O正負(fù)Fe-2e-=Fe2+2H++2e-=H2↑Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑負(fù)正Cu-2e-=Cu2+

2NO3-+4H++2e-==2NO2+2H2OCuFe

稀硫酸例1：濃硝酸2、請(qǐng)寫出右邊原電池的電極方程式。總反應(yīng)方程式：負(fù)極：Al，失e-

。2Al3++8OH-=2AlO2-+4H2O

負(fù)極總反應(yīng)：2Al+8OH-

－6e－＝2AlO2-+4H2O正極：總反應(yīng)－負(fù)極反應(yīng)：6H2O＋6e－＝6OH—＋3H2↑MgAlNaOH溶液A拆成離子方程式：2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－+3H2↑根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑2Al-6e－＝2Al3