化學(xué)能與電能第二節(jié)資料

1、化學(xué)能與電能(dinnng)（第一(dy)課時(shí)）新課程標(biāo)準(zhǔn)高中化學(xué)必修2第二章第二節(jié)共六十頁意大利解剖學(xué)家伽伐尼 有一天，伽伐尼在實(shí)驗(yàn)室解剖青蛙，把剝了皮的蛙腿，用刀尖碰蛙腿上外露的神經(jīng)時(shí)，蛙腿劇烈地痙攣，同時(shí)(tngsh)出現(xiàn)電火花。 導(dǎo)入新課共六十頁蛙腿 經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，他認(rèn)為(rnwi)痙攣起因于動(dòng)物體上本來就存在的電，他還把這種電叫做“生物電”。 伽伐尼的一個(gè)偶然發(fā)現(xiàn)，引出伏打電池(dinch)的發(fā)明和電生理學(xué)的建立。共六十頁 張奶奶自從鑲了兩顆假牙（一顆金牙、一顆鋼牙）后，經(jīng)常頭痛(tutng)失眠，這是為什么？思考電流(dinli)的作用 蛙腿痙攣和鑲假牙，這兩種現(xiàn)象都是由電流引起的

2、，那么這里的電流是如何產(chǎn)生的？共六十頁 電能 化學(xué)能電池一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化(zhunhu)為電能二、發(fā)展(fzhn)中的化學(xué)能源第二節(jié) 化學(xué)能與電能共六十頁什么是火力發(fā)電(hul fdin)，火力發(fā)電(hul fdin)的原理是什么？指出火電站中從開始到結(jié)束能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？火力發(fā)電的利與弊是什么？ 閱讀(yud)教材39-40頁,思考問題共六十頁火電站的工作(gngzu)原理化學(xué)能 煤炭化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能(dinnng)的工作系統(tǒng) 熱能 燃燒設(shè)備 機(jī)械能 蒸汽機(jī)發(fā)電機(jī) 電能共六十頁1.我國煤炭資源豐富,廉價(jià)(linji)方便.2.電能清潔安全,又快捷方便.1.排出大量的溫室效應(yīng)氣體.2.有廢氣可能

3、導(dǎo)致酸雨3.廢料4.廢水(fishu)5.能量轉(zhuǎn)換效率低火力發(fā)電的優(yōu)勢(shì)火力發(fā)電的缺點(diǎn)共六十頁思考與交流：假設(shè)你是電力(dinl)工程師，面對(duì)這些利與弊，你會(huì)如何應(yīng)對(duì)呢？a、改進(jìn)(gijn)火力發(fā)電b、研究新的發(fā)電方式 方式之一就是嘗試將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。就像電池。其好處就是減少中間環(huán)節(jié)能損，高效、清潔利用燃料，不浪費(fèi)能源，更方便。共六十頁 如何將化學(xué)能直接(zhji)轉(zhuǎn)化為電能，進(jìn)而提高資源的利用率呢？思考一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化(zhunhu)為電能 火力發(fā)電中，燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿年P(guān)鍵。燃燒作為氧化還原反應(yīng)，本質(zhì)是氧劑與還原劑之間電子的轉(zhuǎn)移。 能不能使氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移在不同區(qū)域內(nèi)進(jìn)行

4、，從而形成電流，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能呢？共六十頁實(shí)驗(yàn)(shyn)一 將銅片(tn pin)和鋅片分別插入稀硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象并解釋原因。 稀H2SO4ZnCu現(xiàn)象：解釋： Zn片上有氣泡（H2）， Zn片逐漸被腐蝕；Cu片無明顯現(xiàn)象。Zn + 2H+ = Zn2+ + H2共六十頁實(shí)驗(yàn)(shyn)二 將銅片和鋅片用導(dǎo)線連接插入(ch r)稀硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象并解釋原因。 稀H2SO4ZnCu現(xiàn)象：解釋： Zn片上有少量氣泡（H2）， Zn片逐漸被腐蝕；Cu片上有氣泡（H2）。？G共六十頁實(shí)驗(yàn)(shyn)探究：1.原電池及其原理。實(shí)驗(yàn)2-4共六十頁共六十頁分析(fnx)與討論 指針偏轉(zhuǎn)，說

5、明電路中有電流通過，說明發(fā)生了電子定向(dn xin)移動(dòng)。 Zn2e = Zn2+， Zn片失去的電子經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到Cu片上， Cu片周圍的H得電子。 2H+2e = H2 把這種將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置叫做原電池.例如：Cu-Zn原電池。共六十頁Cu-Zn原電池的正負(fù)極？Zn片（負(fù)極(fj)）：Cu片（正極(zhngj)）：Zn2e = Zn2+ （氧化反應(yīng) ） 2H+2e = H2 （還原反應(yīng)）總反應(yīng)： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2交流與討論化學(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)是( )化學(xué)能電能化學(xué)電池氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)共六十頁寫出下列(xili)原電池的電極反應(yīng)式 稀H2SO4FeCu

6、稀HClZnCu12隨堂練共六十頁稀H2SO4MgCCuSO4溶液ZnC34共六十頁動(dòng)畫模擬(mn)銅鋅原電池的微觀原理探究原電池的工作(gngzu)原理銅鋅原電池反應(yīng)動(dòng)畫模擬.swf共六十頁實(shí)驗(yàn)探究: 2.原電池的構(gòu)成(guchng)條件 實(shí)驗(yàn)、探究、交流討論(toln)、歸納總結(jié)。共六十頁實(shí)驗(yàn)序號(hào)第一小組：實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置 能否構(gòu)成原電池 構(gòu)成原電池條件一 實(shí)驗(yàn)(shyn)探究二能 能 不能 不能 活動(dòng)性不同的兩個(gè)(lin )電極共六十頁不能 能 能電極(dinj)必須插在電解質(zhì)溶液中實(shí)驗(yàn)序號(hào)第二小組：實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置 能否構(gòu)成原電池構(gòu)成原電池的條件二實(shí)驗(yàn)(shyn)探究二共六十頁實(shí)驗(yàn)序號(hào)第三小組

7、：實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置 能否構(gòu)成原電池 構(gòu)成原電池條件三 能 不能兩極相連(xin lin)形成閉合回路實(shí)驗(yàn)(shyn)探究二共六十頁 原電池的構(gòu)成條件1.有兩種活動(dòng)性不同的金屬 （或非金屬導(dǎo)體）作電極；2.電極材料均插入(ch r)電解質(zhì)溶中；3.形成閉合回路。歸納(gun)總結(jié)：共六十頁1.下列(xili)裝置中能組成原電池形成電流的是AZnCuH2SO4CuZnA酒精A BZnH2SO4ACuH2SO4C DACuCuH2SO4練習(xí)(linx)：( c)共六十頁2、下列裝置哪些屬于原電池，請(qǐng)說明理由。如是，請(qǐng)指出(zh ch)正極、負(fù)極。 AgA AlAgNO3(2)鹽酸生鐵(3) CuZnH2

8、SO4(4)CuA Zn甘油(1)反饋(fnku)練習(xí)：共六十頁A CuFeFeCl3(5)ZnH2 SO4H2SO4ACu(6)A AlNaOH Mg(7)共六十頁3、組合(zh)原電池(點(diǎn)擊此處)反饋(fnku)練習(xí)：共六十頁原電池的雛形(chxng)理論(lln)解釋 ：生物電觀點(diǎn)！1780年，伽伐尼(Galvani,L.) 青蛙抽搐實(shí)驗(yàn)。共六十頁 伏打?qū)ι镫娪^點(diǎn)(gundin)的質(zhì)疑 （Volta,A.1745-1827） 1800年建立(jinl)伏打電堆模型。 伏打電池是實(shí)用電池的開端。共六十頁水果(shugu)電池動(dòng)手(dng shu)實(shí)踐：共六十頁土豆(tdu)蘿卜(lu b

9、o)西紅柿共六十頁課堂(ktng)小結(jié)一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化1.火力發(fā)電的過程。2.原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。負(fù)極(Zn)：Zn2eZn2 （氧化反應(yīng)） 正極(zhngj)(Cu)：2H+2eH2（還原反應(yīng)）總反應(yīng)式：Zn2H+Zn2H23. 原電池的構(gòu)成條件： 有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或非金屬導(dǎo)體）作電極。 電極材料都插入電解質(zhì)溶液中。 兩極相連形成閉合電路。AZnCuSO42H+H+共六十頁布置(bzh)作業(yè)P41實(shí)驗(yàn)(shyn)探究三 有下列材料：鎂條、銅片、鐵片、導(dǎo)線、金屬夾、手電筒用小燈泡（或發(fā)光二極管）、果汁（橙汁、蘋果汁、檸檬汁等）、500mL燒杯，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)能使電流

10、表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原電池。方式：最好先獨(dú)立設(shè)計(jì)，并動(dòng)手試驗(yàn)，邊做邊改進(jìn)，也可與鄰座同學(xué)相互討論和觀摩，或請(qǐng)老師指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)用品及操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論動(dòng)腦動(dòng)手共六十頁第二節(jié) 化學(xué)能與電能（1）一、火力發(fā)電的過程二、原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。三、原電池產(chǎn)生電流的原因：在電池內(nèi)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)中，還原劑轉(zhuǎn)移給氧化劑的電子經(jīng)過外電路就產(chǎn)生了電流。四、構(gòu)成原電池的必要條件(兩極一液成回路)極：兩個(gè)電極液：電解質(zhì)溶液 能發(fā)生氧化還原反應(yīng)路：形成閉合回路九、板書設(shè)計(jì)共六十頁生活(shnghu)中的電池共六十頁普通(ptng)干電池手機(jī)電池鈕扣(ni ku)電池筆記本電腦 專用電池 攝像機(jī)專用電池 “神六”

11、用太陽能電池共六十頁共六十頁燃料電池神舟六號(hào)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)共六十頁我國自主研發(fā)(yn f)的燃料電池車共六十頁二、發(fā)展中的化學(xué)(huxu)電源1.干電池 鋅錳電池：使用最早的化學(xué)電池，屬于一次性電池，其負(fù)極反應(yīng)為 Zn Zn2+ + 2e-正極(zhngj)反應(yīng)為 2NH4+ 2e- 2NH3 + H2 廣泛用于卡式錄音機(jī)、閃光燈、電動(dòng)玩具、袖珍電視機(jī)等。共六十頁 2.充電電池 充電電池又稱二次電池，能夠重復(fù)使用至一定的周期。 鉛蓄電池：最早使用的充電電池，它是用硬橡膠或透明塑料制成長方形外殼，在正極板(j bn)上有一層棕褐色的PbO2，負(fù)極板是海綿狀的金屬鉛，兩極均浸入硫酸溶液中。鉛蓄電

12、池電極(dinj)反應(yīng)：負(fù)極：Pb + SO42-2e-PbSO4正極：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-PbSO4 + 2H2O 鉛蓄電池充電和放電的總化學(xué)方程式：PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O放電充電共六十頁 鎳鎘電池：它是一種體積少，具有殘留性記憶的充電電池，可重復(fù)使用500次以上。它以Cd為負(fù)極，NiO(OH)為正極，KOH為電解液。廣泛(gungfn)用于收錄機(jī)、無線對(duì)講機(jī)、電子閃光燈、電動(dòng)剃須刀等，但有毒。 鋰離子電池：它是新一代可充電的綠色(l s)電，現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動(dòng)電話、攝像等低功耗電器的主流。共六十頁(1)氫氧燃料電池

13、 它是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置。它的電極材料一般(ybn)為活性電極，具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極，活性炭電極等。電極反應(yīng)為負(fù)極：2H2 + 4OH- - 4e- 4H2O正極：O2 + 2H2O + 4e- 4OH-總反應(yīng)：2H2 + O22H2O(2)新型燃料電池 該電池(dinch)用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。電極反應(yīng)：負(fù)極：CH4 + 10OH- - 8e-CO32- + 7H2O正極：2O2 + 4H2O + 8e-8OH-總反應(yīng)：CH4 + 2O2 + 2KOHK2CO3 + 3H2O3.燃料電池共六十頁.1.判斷下列哪些(nxi)裝置構(gòu)成了原

14、電池？若不是，請(qǐng)說明理由；若是，請(qǐng)指出正負(fù)極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.()()()2H+2e-H2負(fù)極(fj)：總反應(yīng)：正極：Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2課堂練習(xí)共六十頁()()負(fù)極(fj)：正極(zhngj)：總反應(yīng)：正極：負(fù)極：總反應(yīng)：Zn2e-Zn2+2H+2e-H2Zn+2H+Zn2+H2Fe2e-Fe2+Cu2+2e-CuFe+Cu2+Fe2+CuFe+CuSO4Cu+FeSO4共六十頁()共六十頁(7)(8)()()負(fù)極(fj)：正極(zhngj)：總反應(yīng)：Fe2e-Fe2+2H+2e-H2Fe+2H+ Fe2+H2或 Fe+H2SO4FeSO4+H2共六十頁2.如圖所

15、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(xio xn)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(zuyu)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；共六十頁3.X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成(z chn)原電池時(shí)，Y是電池的負(fù)極。X、Y、Z三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)椋?）C因?yàn)?yn wi)X置換出Z,所以金屬性負(fù)極的金屬較活潑,所以共六十頁 4.把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連(xin lin)組成原電池。若a、b相連時(shí)，a為

16、負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由d到c；a、c相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時(shí)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為：( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B共六十頁5.下列裝置(zhungzh)中能組成原電池形成電流的是( )CZnCuH2SO4AZnCuCuSO4AZnCu酒精(jijng)A BZnH2SO4ACuH2SO4C D沒有形成閉合回路酒精不是電解質(zhì)沒有形成閉合回路共六十頁6. 堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為： Zn(s)+2MnO2(s

17、)+H2O( l )=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列說法錯(cuò)誤的是A. 電池工作時(shí)，鋅失去電子B. 電池正極的電極反應(yīng)式為： 2MnO2(s)+H2O(1)+2e- =Mn2O3(s)+2OH- (aq)C. 電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向(li xin)負(fù)極D. 外電路中每通過O.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g(C)共六十頁7.銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源,它的充電(chng din)和放電過程可以表示為：放電(fng din)充電2Ag + Zn(OH)2 Ag2O + Zn + H2O(D)在此電池放電時(shí),負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是 A.AgB.Zn(OH)2

18、C.Ag2OD.Zn共六十頁8.氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會(huì)產(chǎn)生污染的銅鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是：H2+NiO(OH)2 Ni(OH)2+H2O 。根據(jù)此反應(yīng)式判斷，下列敘述中正確的是A.電池放電時(shí)，H2是負(fù)極B.電池放電時(shí)，氫元素被氧化(ynghu)C.電池充電時(shí)，鎳元素被還原 D.電池充電時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能放電(fng din)充電(B)共六十頁2. （1）B （2）C （3）D （4）BACD3. B 4. C5. D6. 一次性干電池中的氧化還原反應(yīng)是不可逆的，放完 電之后就不能再使用，而蓄電池中的氧化還原反應(yīng) 是可以逆轉(zhuǎn)的，放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在 充電時(shí)借助外加動(dòng)力（電力）使反應(yīng)逆向進(jìn)行，電 池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，從而繼續(xù)使用。7. 從電極材料判斷：活潑金屬作負(fù)極，不活潑金屬 （或石墨(shm)）作正極。從發(fā)生的反應(yīng)判斷：發(fā)生氧化反 應(yīng)的電極是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的電極是正極。課后習(xí)題(xt)答案共六十頁8. 家用電器的普及和種類的增加，使得電池的使 用量隨之劇增。廢電池混在垃圾中，不僅污染 環(huán)境，而且造成浪費(fèi)。據(jù)報(bào)道，全