化学能与电能化学能与电能( (第一课时第一课时) )第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量 第二节第二节化学能与电能化学能与电能第一课时第一课时阅读课本，找出下列问题：1 1、一次能源与二次能源、一次能源与二次能源2 2、火电站工作能量转化过程火电站工作能量转化过程 火电站工作原理示意图火电站工作原理示意图一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能1、一次与二次能源、一次与二次能源一次能源：直接从自然界取得的能源称为一次能源。一次能源：直接从自然界取得的能源称为一次能源。二次能源：一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源。二次能源：一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源。2、燃煤发电过程、燃煤发电过程化学能化学能 电能电能 机械能机械能 热能热能 燃烧燃烧 蒸汽蒸汽发电机发电机 电能电能 燃烧燃烧 蒸汽蒸汽发电机发电机20012001年我国发电总量构成图年我国发电总量构成图Zn + 2H+ = Zn2+ + H2稀稀稀稀HH2 2SOSO4 4ZnCu锌表面有气泡锌表面有气泡产生，产生，演示探究演示探究实验现象实验现象 铜表面无铜表面无明显现象明显现象实验实验1铜与稀硫酸不反应铜与稀硫酸不反应 演示探究实验现象实验现象稀稀稀稀H H2 2SOSO4 4ZnCu大量气泡从铜大量气泡从铜片逸出片逸出3 3、原电池：、原电池：（1 1）定义：将化学能转化为）定义：将化学能转化为电能的装置。电能的装置。 CuZn 稀硫酸稀硫酸- - -H+H+Zn2+（2 2）原电池的原理：）原电池的原理： （3 3）原电池的电极反应：）原电池的电极反应：锌片锌片铜片铜片Zn-2e- = Zn2+ 2H+2e-=H2 原电池的总反应：原电池的总反应： Zn+2H+=Zn2+H2氧化氧化还原还原(负极负极)：(正极正极)：反应反应反应反应原电池的反应本质：原电池的反应本质： 氧化还原反应氧化还原反应 CuZn 稀硫酸稀硫酸H+H+Zn2+2e-H2SO42-AZnCuH2SO4CuZnA酒精酒精A AZnH2SO4ACuH2SO4D DACuCuH2SO4AZnSO42H+H+CAZnSO42H+H+木条木条B BC CE EF FGG稀稀H2SO4ZnHH（4 4）构成原电池的条件）构成原电池的条件有两种活动性不同的金属（或一种是非有两种活动性不同的金属（或一种是非 金属导体如碳棒）做电极。金属导体如碳棒）做电极。 电极材料均插入电解质溶液中。电极材料均插入电解质溶液中。 两电极要相连接或接触，形成闭合回路。两电极要相连接或接触，形成闭合回路。自发进行的氧化还原反应。自发进行的氧化还原反应。 负极负极:较活泼的金属较活泼的金属正极正极: :较不活泼的金属或非金属导体较不活泼的金属或非金属导体探究：构成原电池的条件是什么？探究：构成原电池的条件是什么？有两种活动性不同的金属（或一种是非有两种活动性不同的金属（或一种是非 金属导体如碳棒）做电极。金属导体如碳棒）做电极。 电极材料均插入电解质溶液中。电极材料均插入电解质溶液中。 负极负极:较活泼的金属较活泼的金属正极正极: :较不活泼的金属或非金属导体较不活泼的金属或非金属导体练习下列装置中能组成原电池形成电流的是练习下列装置中能组成原电池形成电流的是( ( ) )CZnCuH2SO4AZnCuCuSO4AZnCu酒精A BA BZnH2SO4ACuH2SO4C DC D没有形成闭合回路没有形成闭合回路没有形成闭合回路没有形成闭合回路酒精不是酒精不是酒精不是酒精不是电解质电解质电解质电解质没有形成没有形成没有形成没有形成闭合回路闭合回路闭合回路闭合回路你知道了吗？你知道了吗？哈哈！化学也能解决医学问题？哈哈！化学也能解决医学问题？第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量 第二节第二节化学能与电能化学能与电能第二课时第二课时 请同学们根据原电池的原理，指出下列请同学们根据原电池的原理，指出下列原电池的正极与负极分别是什么？写出电极原电池的正极与负极分别是什么？写出电极反应式和总反应方程式。反应式和总反应方程式。负极负极( (锌锌):Fe -2e):Fe -2e- - = Fe = Fe2+2+ 正极正极( (铜铜):Cu):Cu2+2+ +2e +2e- - = Cu = Cu总反应：总反应：Fe + CuFe + Cu2+2+= Fe= Fe2+2+ + Cu + Cu（5 5）判断原电池正、负极的方法）判断原电池正、负极的方法1)1)由两极材料判断：由两极材料判断：一般是活泼的金属为负极一般是活泼的金属为负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极2)2)由电流方向或电子流动方向判断：由电流方向或电子流动方向判断：电子是由负极流向正极。电子是由负极流向正极。电流是由正极流向负极；电流是由正极流向负极；3)3)由两极发生的变化来判断：由两极发生的变化来判断：负极总是失电子发生氧化反应，负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。正极总是得电子发生还原反应。电流流向与电电流流向与电子流向相反子流向相反4)4)由两极发生的现象来判断：由两极发生的现象来判断：负极出现溶解、质量减轻，正极放出气体或质量增加。负极出现溶解、质量减轻，正极放出气体或质量增加。5）特殊情况）特殊情况o原电池的正负极有时要考虑电解质的性质，原电池的正负极有时要考虑电解质的性质，如：如：Mg-Al-HCl原电池，负极为原电池，负极为Mg；o而而Mg-Al-NaOH原电池，负极为原电池，负极为Al；oAl-Cu-浓浓HNO3原电池，负极为原电池，负极为Cu；(6)书写电极反应方程式方法书写电极反应方程式方法负极（锌片）：负极（锌片）： Zn 2e - = Zn 2+负极（锌片）：负极（锌片）： Zn 2e - = Zn 2+正极（石墨）：正极（石墨）： 2H+2e - = H2 正极（铜片）：正极（铜片）： Cu2+ + 2e - = Cu 总反应总反应: Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2 总反应总反应: Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 电极反应方程式的书写方法电极反应方程式的书写方法 负极：负极：较活泼金属失电子（较活泼金属失电子（a）o 电极反应：电极反应：a-ne-=an+ (氧化反应氧化反应)正极：正极：较不活泼金属、非金属或某些离子得较不活泼金属、非金属或某些离子得电子（电子（b）o 电极反应：电极反应： Cm+ + me- = C(还原反应还原反应)若已知原电池的总反应和其中任一电极反若已知原电池的总反应和其中任一电极反应，则另一电极反应可通过总反应减去应，则另一电极反应可通过总反应减去已知的电极而得到。已知的电极而得到。 Zn Cu G 稀稀H2SO4 G Zn Fe 稀稀H2SO4 G Fe Cu 稀稀H2SO4 G Zn Cu CuCl2溶液溶液 G Zn Fe CuSO4溶液溶液 G Fe Cu CuSO4溶液溶液【学以致用】【学以致用】(1)(2)(3)(4)(5)(6) 请同学们根据原电池的原理，指出下列请同学们根据原电池的原理，指出下列原电池的正极与负极分别是什么？写出电极原电池的正极与负极分别是什么？写出电极反应式和总反应方程式。反应式和总反应方程式。负极负极( (锌锌):Fe -2e):Fe -2e- - = Fe = Fe2+2+ 正极正极( (铜铜):Cu):Cu2+2+ +2e +2e- - = Cu = Cu总反应：总反应：Fe + CuFe + Cu2+2+= Fe= Fe2+2+ + Cu + Cu（7）原电池的应用）原电池的应用o1)比较金属的活动性强弱，如：活动性强的金比较金属的活动性强弱，如：活动性强的金属为属为 活动性弱的金属为活动性弱的金属为 ；o电极溶解或质量减轻的为电极溶解或质量减轻的为 ，电极有气泡，电极有气泡放出或质量增加的为放出或质量增加的为 。负极负极正极正极负极负极正极正极o2)加快氧化还原反应的速率，如：实验室中用加快氧化还原反应的速率，如：实验室中用锌和酸反应制取氢气时用粗锌（含杂质），为了锌和酸反应制取氢气时用粗锌（含杂质），为了加快反应速率。加快反应速率。o3)设计原电池。设计原电池。练练练练习习习习1 1 1 1：一一一一个个个个电电电电池池池池反反反反应应应应的的的的离离离离子子子子方方方方程程程程式式式式是是是是 Zn+CuZn+CuZn+CuZn+Cu2+2+2+2+=Zn=Zn=Zn=Zn2+2+2+2+ +Cu, +Cu, +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( )C2.2.把把a a、b b、c c、d d四块金属片浸入稀硫酸中，用导四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若线两两相连组成原电池。若a a、b b相连时，相连时，a a为负为负极；极；c c、d d相连时，电流由相连时，电流由d d到到c c；a a、c c相连时，相连时，c c极上产生大量气泡，极上产生大量气泡，b b、d d相连时，相连时，b b上有大量气上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为( )( ) A Aa b c d Ba b c d Ba c d b a c d b C Cc a b d Dc a b d Db d c a b d c a B水果电池水果电池思考思考1.1.我们平时使用的干电池的正、负极是我们平时使用的干电池的正、负极是 由什么材料做成的？干电池中有电由什么材料做成的？干电池中有电 解质溶液吗？解质溶液吗？二、发展中的化学电源二、发展中的化学电源干电池碱性电池蓄电池锂离子电池燃料电池性能更优的性能更优的碱性锌锰电碱性锌锰电池池最早使用的干电池最早使用的干电池1、干电池、干电池2、充电电池（二次电池）、充电电池（二次电池）负极：负极： Pb + SO42- 2e- = PbSO4正极：正极： PbO2 + 4H+ SO42-+2e- = PbSO4 +2H2O总反应：总反应：PbO2+2H2SO4+Pb =2PbSO4 +2H2O锂电池锂电池锂是密度最小的金属，锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用属作负极相比较，使用寿命大大延长。寿命大大延长。锂离子电池：它是新一锂离子电池：它是新一代可充电的绿色电池，代可充电的绿色电池，现已成为笔记本电脑、现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低移动电话、摄像机等低功耗电器的主流。功耗电器的主流。镍镉电池镍镉电池各类板式电池各类板式电池轻便、灵巧的二次电池轻便、灵巧的二次电池3、新型燃料电池、新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池界输入，同时将电极反应产物不断排出电池其他电池其他电池空气电池空气电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池负极：负极：H2 +2OH- -2e-=2H2O正极：正极：O2+2H2O+4e- =4OH-总反应：总反应：2H2 + O2=2H2O扣式电池扣式电池能量更高的一次电池能量更高的一次电池l资料小贴士：资料小贴士：l一粒钮扣电池能污染一粒钮扣电池能污染6060万升水（这是一个人一生万升水（这是一个人一生的用水量）。的用水量）。l一节一号电池埋在地里，能使平方米的土地失一节一号电池埋在地里，能使平方米的土地失去使用价值。去使用价值。l电池的内容物中，往往含有各类重金属元素，重电池的内容物中，往往含有各类重金属元素，重金属污染是导致许多疾病如金属污染是导致许多疾病如“水俣病水俣病”“”“痛痛病痛痛病”的元凶。的元凶。 o中国电池的年产量180多亿只，占世界电池总产量的30以上，年消费量达7080亿只，但回收率却不足3。