二专题第三单元第课时化学能转化为电能.ppt

1.学 生 通 过 实 验 探 究 认 识 原 电 池 的 工 作 原 理 和 原 电 池的 构 成 条 件 ， 初 步 理 解 原 电 池 的 概 念 。2.学 生 通 过 对 化 学 能 转 化 为 电 能 的 学 习 ， 体 验 科 学 探究 的 过 程 。3.学 生 通 过 探 究 化 学 能 转 化 为 电 能 的 奥 秘 ， 提 高 学 习化 学 的 兴 趣 和 热 情 ， 体 验 科 学 探 究 的 艰 辛 与 喜 悦 ， 感受 化 学 世 界 的 奇 妙 与 和 谐 。学 习 目 标 英 国 有 一 位 贵 妇 人 因 蛀 牙 补 过 一 颗 黄 金 假 牙 ， 后 因 车祸 又 补 了 颗 不 锈 钢 假 牙 。 从 此 出 现 头 痛 、 失 眠 、 心 情 烦 躁等 症 状 ， 四 处 求 医 总 是 找 不 到 病 因 。 这 种 痛 苦 的 经 历 一 直持 续 了 十 年 ， 直 到 有 一 次 在 上 流 社 会 的 舞 会 上 巧 遇 一 位 著名 化 学 家 ， 这 位 化 学 家 帮 她 找 到 病 因 ， 才 解 除 了 病 痛 。让 我 们 带 着 这 两 个 疑 问 到 下 面 的 学 习 中 去 寻 找 答 案 吧 ！ 1780年 ， 意 大 利 生 物 学 家 伽 伐 尼 为 给 妻 子 看 病 ， 遵 医嘱 买 了 不 少 青 蛙 。 当 用 金 属 解 剖 刀 触 动 靠 近 铜 盘 的 青 蛙 腿皮 时 ， 已 死 去 的 青 蛙 竟 然 发 生 了 抽 搐 。 活 动 与 探 究 实 验 现 象 结 论 实 验 1 实 验 2 实 验 3 实 验 4 Zn表 面 冒 气 泡 ， Cu表 面 无 明 显 的 变 化Zn表 面 冒 气 泡 ， Cu表 面 无 明 显 的 变 化Zn表 面 冒 气 泡 ，Cu表 面 也 有 气 泡Zn表 面 冒 气 泡 ， Cu表面 也 有 气 泡 ， 指 针 发生 了 偏 转 有 电 流 产 生问 题 ： 为 什 么 Cu表面 也 冒 气 泡 呢 ？ 后面 我 们 再 解 释 深 入 探 究探 究 1： 若 将 两 块 锌 片 用 导 线 相 连 插 入 盛 有稀 硫 酸 的 烧 杯 里 ， 将 观 察 到 什 么 现 象 ？结 论 ： Zn的 表 面 冒 气 泡 ， 但 电 流 表 的 指 针不 偏 转现 象 ： 无 电 流 产 生探 究 2： 若 将 原 装 置 中 的 铜 片 换 成 石墨 棒 ， 现 象 又 将 如 何 呢 ？现 象 ： Zn、 C的 表 面 冒 气 泡 ， 电 流 表的 指 针 有 偏 转结 论 ： 有 电 流 产 生 探 究 3： 若 将 原 装 置 中 的 锌 片 换 成石 墨 棒 ， 又 有 何 现 象 ？现 象 ： Cu、 C的 表 面 无 气 泡 ， 电 流 表 的 指 针无 偏 转结 论 ： 无 电 流 产 生 负 极 正 极Zn-2e-=Zn2+ 2H + +2e-=H 2还 原 剂 (Zn)失 去 电子 ， 发 生 氧 化 反 应 氧 化 剂 (H +)在 铜极 上 得 到 电 子 ，发 生 还 原 反 应还 原 剂 失 去 的电 子 从 锌 极 流出 流 入 铜 极 .经 外 电 路Zn2+H +SO 42- 电 流 方 向装 置 中 电 流 方 向 、 正负 电 极 、 电 子 流 动 方向 、 电 极 上 的 反 应 情况 分 析 思 考 :化 学 能 是 如 何 转 变 成 电 能 的 呢 ？思 考 :构 成 原 电 池 的条 件 有 哪 些 呢 ？ 归 纳 整 理2.形 成 原 电 池 的 条 件 ：(1) 有 自 发 发 生 的 氧 化 还 原 反 应(2) 有 两 个 活 泼 性 不 同 的 电 极(3) 有 电 解 质 溶 液(4) 形 成 闭 合 电 路 1.定 义 ： 我 们 把 将 化 学 能 转 变 为 电 能 的 装 置 称 为 原 电 池 。 小 组 讨 论 问 题 ： 根 据 前 面 所 学 的 知 识 ， 我 们 知 道 Zn失 去 的 电 子给 了 Cu， 好 像 Zn表 面 应 该 没 有 气 泡 的 嘛 。 为 什 么 实 验 中 Zn表 面 也 冒 气 泡 呢 ？ 提 示 ： 实 验 用 的 Zn不 纯 ， 表 面 看 到 黑 色的 物 质 是 石 墨 。结 论 :锌 表 面 也 形 成 了 原 电 池 原 电 池 反 应 的 实 质 是 自 发 的 氧 化 还 原 反 应 。 Zn - 2e- =Zn2+负 极 ： 氧 化 反 应 ， 价 升 高 ， 失 去 电 子 得 失 电 子 守 恒总 的 方 程 式 ： 2H +Zn = Zn2+ + H2正 极 ： 还 原 反 应 ， 价 降 低 ， 得 到 电 子2H+ + 2e-=H2 电 极 反 应 的 规 律 和 电 极 反 应 式 书 写 ： 交 流 与 讨 论在 一 块 表 面 无 锈 的 铁 片 上 滴 一 大 滴 含 酚 酞 的 食 盐 水 ， 放置 一 段 时 间 后 可 以 看 到 液 滴 周 围 逐 渐 呈 现 红 色 ， 并 慢 慢形 成 褐 色 的 锈 斑 。 试 说 明 产 生 此 现 象 的 原 因 。形 成 了 铁 -碳 原 电 池 普 通 锌 锰 电 池 碱 性 电 池 镍镉电池 小 型 高 性 能 燃 料 电 池 锂 离 子 电 池 镍 氢 电 池 干 电 池负 极 （ 锌 筒 ） Zn-2e- =Zn2+正 极 （ 石 墨 ） 2MnO 2+2NH4+ +2e- =2MnO(OH)+2NH3总 反 应 ： Zn+ 2MnO2+2NH4+ = Zn2+ 2MnO(OH)+2NH3 资 料 ： 银 锌 原 电 池 是 用 不 锈 钢 制 成 的 小 圆 盒 ， 形 似 纽 扣 ， 故 称纽 扣 电 池 。 盒 内 一 端 填 充 氧 化 银 和 石 墨 组 成 的 活 性 材 料 ， 另一 端 填 充 锌 汞 合 金 组 成 的 活 性 材 料 。 电 极 反 应 如 下 ： 锌 ： Zn + 2OH- - 2e- = ZnO+H2O 氧 化 银 ： Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-锌 是 极 ， 发 生 反 应 ；氧 化 银 是 极 ， 发 生 反 应 。总 反 应 为 ： .负 氧 化正 还 原Zn+Ag 2O=ZnO+2Ag 铅 蓄 电 池1.电 极 材 料 及 原 料2.电 解 质 溶 液3.电 极 反 应 式 ：正 极 ： PbO2 负 极 ： PbH2SO4溶 液负 极 （ Pb） :Pb-2e-+SO4 2 -=PbSO4Pb+PbO 2 +2H2SO4 =2PbSO4+2H2O正 极 （ PbO2） :PbO2+4H+SO42 -+ 2e- =PbSO4+2H2O总 反 应 ：4.优 点5.应 用 领 域电 压 稳 定 ， 使 用 方 便 、 安 全 、 可 靠 ， 可 以 循 环 使 用广 泛 用 于 国 防 、 科 研 、 交 通 、 生 产 和 生 活 1.电 极 材 料 及 原 料2.电 解 质 溶 液3.优 点4.应 用 领 域锂 电 池 摩 托 罗 拉6188/6288原装 锂 电 池正 极 ： 金 属 氧 化 物 负 极 ： 锂使 用 寿 命 长 ， 质 量 轻 、 电 压 高 、 工 作 效 率 高 、体 积 小 有 机 溶 剂电 脑 、 照 相 机 、 手 表 、 心 脏 起 搏 器 索 尼 数码 相 机锂 电 池 新 型 燃 料 电 池1.氢 氧 燃 料 电 池20世 纪 60年 代 应 用 于 美 国 载 人 飞 船 ，也 曾 用 于 叉 车 、 牵 引 车 等 。 燃 料 电 池 是 继 水力 、 火 力 、 核 能发 电 之 后 的 第 四类 发 电 化 学 能发 电负 极 ： 2H2 +4OH-4e-=4H2O正 极 ： O2+2H2O+4e-=4OH-2H 2 + O 2 = 2H 2O4e-燃 料 电 池 的 反 应 方 程 式 ： H2 燃 料 电 池 把 能 源 中 燃 料 燃 烧 反 应 的 化 学 能 直 接 转 化为 电 能 的 “ 能 量 转 换 器 ”2H2 + O2 = 2H2O 氢 氧 燃 料 电 池 常 见 的 燃 料 电 池 还 有 甲 烷 燃 料 电 池 、 铝 空 气 燃料 电 池 、 熔 融 盐 燃 料 电 池 等优 点 ： 效 率 高 、 无 污 染 ， 装 置 可 持 续 使 用多 孔 性 金 属 电 极 ， 具 有 催 化 性 能 2.磷 酸 型 燃 料 电 池 以 磷 酸 为 电 解 质 ， 利 用 廉 价 的 碳 材 料 为 骨 架 。 除了 以 氢 气 为 燃 料 外 ， 还 可 使 用 甲 醇 、 天 然 气 、 城 市 煤气 等 低 廉 燃 料 ， 是 目 前 最 成 熟 的 燃 料 电 池 。 目 前 世 界 上 大 容 量 的 燃 料 电 池 发 电 厂 ， 都 使 用 磷酸 型 燃 料 电 池 。 如 东 京 电 能 公 司 经 营 的 11MW美 日 合 作磷 酸 型 燃 料 电 池 发 电 厂 。 3.海 水 电 池1991年 ， 我 国 首 创 以 铝 -空 气 -海 水 为 能 源 的 新 型 电 池 ， 用作 航 海 标 志 灯 。 该 电 池 以 取 之 不 尽 的 海 水 为 电 解 质 ， 靠 空气 中 的 氧 气 使 铝 不 断 氧 化 而 产 生 电 流 。这 种 海 水 电 池 的 能 量 比 “ 干 电 池 ” 高 20 50倍 。电 极 反 应 式 为 ：负 极 ：正 极 ：电 池 总 反 应 ：4Al-12e- =4Al3+3O 2+ 6H2O +12e- = 12OH -4Al+3O2+ 6H2O = 4Al(OH)3 回 应 故 事 情 境 思 考 ：1.开 始 上 课 时 讲 的 故 事 中 贵 妇 人 经 常 头 痛 的 原 因 是 什 么 ？如 何 医 治 ？2.伽 伐 尼 青 蛙 抽 搐 实 验 的 原 因 是 什 么 ？都 是 形 成 了 原 电 池 原 电 池 的 原 理 氢 氧 燃 料 电 池形 成 原 电 池 的 条 件 有 自 发 的 氧 化 还 原 反 应形 成 完 整 闭 合 回 路有 两 个 活 泼 性 不 同 的 电 极化 学 电 源 电 解 质 溶 液磷 酸 型 燃 料 电 池海 水 电 池小 结 1.如 下 图 所 示 的 装 置 能 够 组 成 原 电 池 且 产 生 电 流 的 是（ ）G G G G 稀 硫 酸A 稀 硫 酸B 硫 酸 铜 溶 液C 乙 醇 水 溶 液D铜 银 铜 锌 铜 锌 锌铜 BC 自 我 检 测 2.把 a、 b、 c、 d四 块 金 属 片 浸 入 稀 硫 酸 中 ， 用 导 线 两 两相 连 组 成 原 电 池 。 若 a、 b相 连 时 ， a为 负 极 ； c、 d相 连时 ， 外 电 路 的 电 流 由 d到 c； a、 c相 连 时 ， c极 上 产 生 大 量气 泡 ； b、 d相 连 时 ， d极 逐 渐 溶 解 ， 则 四 种 金 属 的 活 动 性由 强 到 弱 的 顺 序 为 （ ）A.abcd B.acdb C.cadb D.bdcaB 3.下 列 烧 杯 中 盛 的 都 是 稀 硫 酸 ， 其 中 在 铜 电 极 能 产 生 气泡 的 是 （ ）锌 铜 银 铜 银 铜 锌 铜A B C DA 4.如 何 设 计 一 个 原 电 池 ， 其 原 电 池 反 应 为 ：Cu+2FeCl3 = 2FeCl2 +CuCl2写 出 电 极 名 称 和 电 极 反 应 式 。用 铜 作 负 极 ， 碳 棒 作 正 极 ， FeCl3为 电 解 质 溶 液 。负 极 :Cu-2e- = Cu2+正 极 :2Fe3+ +2e- =2Fe2+