1、第一节 化学反应与能量变化第二课时第二课时 化学反应与与化学反应与与电电能能核心素养核心素养1 1.通过对比火力发电,认识化学能直接转变为电能的装置原电池的优势,了解化学电源在实际生活中的应用及废旧电池的处理和利用。培养科学态度与社会责任的学科核心素养。2、能从氧化还原反应的角度理解原电池的工作原理，提升证据推理能力。3 3.通过实验探究,掌握构成原电池装置的条件。培养科学探究与创新意识的学科核心素养。二、化学反应与电能1.1.火力发电火力发电燃煤发电的能量转化过程燃煤发电的能量转化过程化学能（燃料）燃烧热能蒸汽轮机机械能发电机电能(2)(2)关键关键燃烧燃烧( (氧化还原反应氧化还原反应)
2、)。(1)(1) 火力发电火力发电是我国主要的发电方式。简单的说就是利用燃料发热是我国主要的发电方式。简单的说就是利用燃料发热, ,加热加热水水, ,形成高温高压过热蒸汽形成高温高压过热蒸汽, ,然后蒸汽沿管道进入汽轮机中不断膨胀做功然后蒸汽沿管道进入汽轮机中不断膨胀做功, ,冲击汽轮机转子高速旋转冲击汽轮机转子高速旋转, ,带动发电机转子带动发电机转子( (电磁场电磁场) )旋转旋转, ,定子线圈切割磁定子线圈切割磁感线感线, ,发出电能。发出电能。使用的化石燃料属于不可再生资源使用的化石燃料属于不可再生资源; ;化石燃料的燃烧会产生大量的有害气体化石燃料的燃烧会产生大量的有害气体(如如SO
3、2、CO等等)及粉尘及粉尘,污染环境污染环境;能量经过多次转化能量经过多次转化，能量利用率低。能量利用率低。思考：火力发电有什么缺点？思考：火力发电有什么缺点？ 实验实验6-36-3(1)将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。CuZn稀H2SO4锌片溶解，表面有气泡，铜片表面没有气泡锌片溶解，表面有气泡，铜片表面没有气泡Zn+HZn+H2 2SOSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+H+H2 2铜与稀硫酸不反应铜与稀硫酸不反应结论：结论：(2)用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。CuZn稀H2SO4锌片溶解，铜片表面出现锌片溶解，铜片表面出现气泡。气泡。结论：结论：产生
4、产生H H2 2( (还原反应还原反应) )的位置发生了改变的位置发生了改变(3) 如图6-6所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。CuZn稀H2SO4锌片溶解，铜片表面出现锌片溶解，铜片表面出现气泡。气泡。电流计指针偏转电流计指针偏转结论：结论：有电流产生，装置中有电流产生，装置中化学能转变为电能。化学能转变为电能。指针指针偏转偏转，电路，电路中有电流通过，说明发生了电子定向移动。中有电流通过，说明发生了电子定向移动。Zn 比比Cu活泼，用导线连在一起时，活泼，用导线连在一起时，Zn片失去的电子（片失去的电子（ Zn2e = Zn2+）变成）变成Zn2+进入溶
5、液，电子经导线流向进入溶液，电子经导线流向Cu片，片， 溶液中的溶液中的H由于由于电场作用下移向电场作用下移向Cu片得电子被还原成片得电子被还原成H2（2H+2e = H2 ）2 2、原电池、原电池（1 1）定义）定义：能把化学能转变为电能的装置：能把化学能转变为电能的装置， 叫做叫做原电池。原电池。（2 2）电极）电极正负极正负极电子流电子流进入（进入（或电流流出）的一或电流流出）的一极，如铜片，极，如铜片，H+在正在正极被还原，发生还原反应。极被还原，发生还原反应。电子流出（或电流流进）的一电子流出（或电流流进）的一极，极，如锌片，被氧化，发生氧化反应。如锌片，被氧化，发生氧化反应。负极：
6、负极：正极：正极：（3 3）电极反应）电极反应电极材料电极材料原电池正负极原电池正负极电极反应式电极反应式发生的反应发生的反应Zn片片Cu片片总离子反应总离子反应负极负极正极正极Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2氧化反应氧化反应还原反应还原反应Zn+2HZn+2H+ +=Zn=Zn2+2+H+H2 2（两个电极反应之和）（两个电极反应之和）负极负极正极正极( (以铜以铜- -锌锌- -稀硫酸原电池为例稀硫酸原电池为例) )（4 4）工作原理）工作原理e-e-e- _外电路：外电路：内电路（内电路（电解质溶液中电解质溶液中）：）：电子从负极
7、电子从负极正极正极 电流从正极电流从正极负极负极 阳离子阳离子正极正极阴离子阴离子负极负极反应本质反应本质: :自发进行的自发进行的氧化还原氧化还原反应反应。这样整个电路构成了闭合回路这样整个电路构成了闭合回路，带电粒子，带电粒子的定向移动产生电流的定向移动产生电流电子不下水，离子不上岸电子不下水，离子不上岸（5 5）原电池形成条件）原电池形成条件- - 电极材料电极材料实验装置实验装置能否构成原电池能否构成原电池结论能能不能1 1、有两种活泼性不同的金属电极（或一种是非、有两种活泼性不同的金属电极（或一种是非金属导体，如石墨）金属导体，如石墨）2 2、较活泼的金属作负极；较不活泼的金属、石、
8、较活泼的金属作负极；较不活泼的金属、石墨等作正极墨等作正极（5 5）原电池形成条件）原电池形成条件- - 电解质电解质溶液溶液实验装置实验装置能否构成原电池能否构成原电池结论能能不能1 1、电极材料均浸入的是、电极材料均浸入的是电解质溶液电解质溶液（5 5）原电池形成条件）原电池形成条件- - 氧化还原反应氧化还原反应实验装置实验装置能否构成原电池能否构成原电池结论能不能1 1、自发、自发进行的氧化还原反应进行的氧化还原反应2 2、反应实质：原电池的负极和电解质溶液、反应实质：原电池的负极和电解质溶液发生氧化还原反应发生氧化还原反应（5 5）原电池形成条件）原电池形成条件- - 闭合回路闭合回
9、路实验装置实验装置能否构成原电池能否构成原电池结论能不能整个整个装置应构成装置应构成闭合电路闭合电路小结：原电池形成条件小结：原电池形成条件 两种活泼性不同的两种活泼性不同的金属作电极金属作电极（或其中一种为能导电的非金属，如或其中一种为能导电的非金属，如“碳棒碳棒”）其中）其中较活泼金属为负极。较不活泼金属（或非金属）为正极较活泼金属为负极。较不活泼金属（或非金属）为正极（正极一般不参与电极反应，只起导电作用正极一般不参与电极反应，只起导电作用）；）； 电解质溶液电解质溶液酒精、蔗糖、四氯化碳不是电解质酒精、蔗糖、四氯化碳不是电解质 形成闭合回路形成闭合回路 能自发地发生能自发地发生氧化还原
10、反应氧化还原反应如：如： Al / NaOH / Mg 原电池原电池 ： 是是Al作负极作负极 Cu / HNOCu / HNO3 3 （浓）（浓） / / Fe Fe 原电池原电池 ： 是是CuCu作负极作负极两极一液一连线两极一液一连线补充：补充：电极反应的书写方法：电极反应的书写方法：负极：还原剂负极：还原剂 氧化产物氧化产物正极：氧化剂正极：氧化剂 还原产物还原产物正极材料一般不参与反应，起传导电子的作用起传导电子的作用 CuSO4 (aq) ZnCu负极( ): .正极( ): .总反应式: .ZnCuZn2e - = Zn2+ Cu2+ +2e - = CuZn+Cu2+ = Zn
11、2 + Cu练习：请练习：请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：结合组成原电池的条件，将氧化还原反应： CuSOCuSO4 4 + Fe = Cu + + Fe = Cu + FeSOFeSO4 4 设计设计成一个成一个原电池。原电池。( )( )( )1 1、电解液、电解液：2 2、电极材料：、电极材料： 正极正极: : 负极负极: :3 3、电极反应式、电极反应式 ：负极负极: :正极正极: :C C棒棒或者比或者比FeFe不活泼的不活泼的金属金属, ,如：如：CuCu Fe 2e - = Fe 2+ Cu2+ + 2e - = Cu 现象：？CuSOCuSO4 4铁棒铁棒判断原电池正、
12、负极的方法判断原电池正、负极的方法1 1、由组成原电池的两极材料判断：、由组成原电池的两极材料判断：一般是活泼的金属为一般是活泼的金属为负极；活泼性负极；活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极较弱的金属或能导电的非金属为正极2 2、根据电流方向或电子流动方向判断：、根据电流方向或电子流动方向判断：电子流出的一极是负极，电子流进的一极是正极电子流出的一极是负极，电子流进的一极是正极4 4、根据原电池两极发生的变化来判断：、根据原电池两极发生的变化来判断：发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极5 5、电极反应现象：、电极反应现象：负极：不断负极：不断溶
13、解，质量溶解，质量减少；正极：有减少；正极：有气体气体产生（质量不变）或质量增加产生（质量不变）或质量增加3 3、根据内电路离子移动的方向判断：、根据内电路离子移动的方向判断：阳离子移向的一极为正极，阴离子移向的为负极阳离子移向的一极为正极，阴离子移向的为负极ZnAZnSO42H+H+AZnSO42H+H+CAZnCu煤油煤油SO42H+H+SO42ZnH+H+CuA(x)(x)()(x)AZnSO42H+H+木条木条(x)练习练习1 1：2.某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是时，锌为负极，此金属是( )
14、A.Mg B.Fe C.Al D.Cu3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的 PH( ) A.不不 变变 B.先变大后变小先变大后变小 C逐渐变大逐渐变大 D.逐渐变小逐渐变小C4.如图所示，把锌片和铜片用导线相连后插入稀硫酸溶液构如图所示，把锌片和铜片用导线相连后插入稀硫酸溶液构成原电池。下列叙述正确的是成原电池。下列叙述正确的是() AZn是负极，发生还原反应是负极，发生还原反应 B电流从锌片流向铜片电流从锌片流向铜片 C一段时间后，铜片质量减轻一段时间后，铜片质量减轻 D该装置将化学能转变为电能该装置将化学能转变为电能5 5、如如
15、图是图是ZnZn和和CuCu形成的原电池形成的原电池, ,某实验兴趣小组做完实验后某实验兴趣小组做完实验后, ,在读书卡片上记录如下。在卡片上描述合理的是在读书卡片上记录如下。在卡片上描述合理的是 ( () )实验后的记录实验后的记录: :ZnZn为正极为正极,Cu,Cu为负极为负极H H+ +向负极移动向负极移动电子流动方向电子流动方向, ,由由ZnZn经外电路流向经外电路流向CuCuCuCu极上有极上有H H2 2产生产生 若有若有1 mol1 mol电子流过导线电子流过导线, ,则产生则产生H H2 2的物质的量为的物质的量为0.5 mol0.5 mol 正极的电极反应式为正极的电极反应
16、式为Zn-2eZn-2e- - = = ZnZn2 2+ + A A. . B B. . C C. . D D. .B6.6.把把a,b,c,da,b,c,d四块金属浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以四块金属浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成多个原电池。若组成多个原电池。若a,ba,b相连时，相连时，a a为负极；为负极；c,dc,d相连时，相连时，d d上上有气体逸出；有气体逸出；a,ca,c相连时，相连时，a a极减轻；极减轻；b,db,d相连时，相连时，b b为正极。为正极。则四种金属的活动顺序是（则四种金属的活动顺序是（ ） A.abcd A.abcd B.acbd B.acbd
17、C.acdb C.acdb D.bdcaD.bdcaC7.7.一个电池反应的离子方程式是一个电池反应的离子方程式是 Zn+CuZn+Cu2+2+=Zn=Zn2+2+ +Cu, +Cu, 该反应的的原电池正确组合是该反应的的原电池正确组合是( ( ) )ABCD正极正极ZnCuCuFe负极负极CuZnZnZn电解质溶液电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl3 3、化学电池、化学电池新能源和可再生能源新能源和可再生能源的重要组成部分的重要组成部分（1 1）一次电池）一次电池锌锰干电池锌锰干电池氯化铵糊作电解质溶液，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒锌筒作负极，发生作负极，发生氧化反应，石墨棒作正极
18、，二氧化锰不断被还氧化反应，石墨棒作正极，二氧化锰不断被还原，电子由原，电子由锌筒锌筒流向流向石墨棒石墨棒。特点：特点：放电后不能充电；便于携带，价格低。放电后不能充电；便于携带，价格低。 随着随着用电器朝着小型化、用电器朝着小型化、多功能化多功能化发展的发展的要求，要求，对对电池的电池的发展发展也提出了小型化、多功能化也提出了小型化、多功能化发展发展的要求的要求。体积体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电这类电池池的重要特征是的重要特征是电解质溶液电解质溶液由原来的中性变为离子导由原来的中性变为离子导电性更好的电性更好的碱性碱性，负极负极也由锌片改为也
19、由锌片改为锌粉锌粉，反应面积，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。成倍增长，使放电电流大幅度提高。小知识：（2 2）二）二次次电池电池充电充电电池电池 特点：它在放电时进行氧化还原反应，在充电时可特点：它在放电时进行氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。从而实现以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。从而实现放电（化学能转化为电能）放电（化学能转化为电能）与与充电（电能转化为化学充电（电能转化为化学能）能）的循环。的循环。实例：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。目实例：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。目前汽车上使用的多数是前汽车上使用的多数是铅酸蓄电池铅酸蓄电池
20、。手机、笔记本电。手机、笔记本电脑、照相机和摄像机等电器所用的电池多数为脑、照相机和摄像机等电器所用的电池多数为锂离子锂离子电池电池。（3 3）发展）发展中的燃料电池中的燃料电池练习练习1:日常所用干电池的电极分别为石墨棒日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽上面有铜帽)和锌皮，以糊状和锌皮，以糊状NH4Cl和和ZnCl2作电解质作电解质(其中加入其中加入MnO2吸收吸收H2)，电极反应式可简化为，电极反应式可简化为：Zn2e=Zn2，2NH42e=2NH3H2(NH3与与Zn2能反应生能反应生成一种稳定的物质成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论正确的是。根据上述判断，下列结论正确
21、的是()锌为负极，石墨为正极锌为负极，石墨为正极干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极长时间连续使用时，内装糊状物可能流出而腐蚀用电器长时间连续使用时，内装糊状物可能流出而腐蚀用电器A B C D D2.2.下列说法中正确的是下列说法中正确的是( () )燃料电池的反应物可不储存在电池的内部燃料电池的反应物可不储存在电池的内部锌锰干电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池锌锰干电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池锂电池是新一代可充电电池锂电池是新一代可充电电池燃料电池作为汽车驱动能源已研制成功燃料电池作为汽车驱动能源已研制成功 A A B B C C D D B3下列有关电池的叙述正确的是下列有关电池的叙述正确的是 ()A水果电池是高效环保的家用电池水果电池是高效环保的家用电池B锌锰干电池是一种常用的二次电池锌锰干电池是一种常用的二次电池C锌锰干电池中碳棒是负极，锌是正极锌锰干电池中碳棒是负极，锌是正极D锌锰干电池工作一段时间后锌外壳逐渐变薄锌锰干电池工作一段时间后锌外壳逐渐变薄D
