化学能转化为电能（原电池）

高一年级化学备课组2013年3月10号化 学 必 修 2第二章化学反应与能量第二节化学能与电能第一课时 1、 氧 化 还 原 反 应 的 特 征 是 有 元 素 _的 变化 （ 升 或 降 ） ， 其 本 质 是 存 在 电 子 的 _或 电 子对 的 偏 移 。2、 反 应 中 元 素 化 合 价 _的 变 化 是 氧 化 反 应 ， 得到 电 子 的 变 化 是 _反 应 。3、 下 列 变 化 属 于 氧 化 还 原 反 应 的 是 ( )AB Zn+H2SO4=H2+ZnSO4C NaOH+HCl=NaCl+ H2O D CO 2+CaO=CaCO3 预 习 与 自 学 如 果 氧 化 还 原 反 应 的 电 子 转 移 能 按 规 定 路线 （ 导 线 ） 转 移 ， 你 认 为 将 产 生 什 么 ？ 电流化 合 价得 失升 高还 原 A B 1、 一 次 能 源 是 指 _， 电 力属 于 _次 能 源 。2、 火 力 发 电 是 指 通 过 化 石 燃 料 的 燃 烧 ， 使 能先 转 化 为 _能 并 最 终 转 化 为 _能 的 过 程 。3、 原 电 池 就 是 将 _能 转 化 为 _能 的 装 置 ，原 始 的 化 学 电 池 就 是 依 据 原 电 池 原 理 制 成 的 。自 然 界 直 接 提 供 的 能 源二 化 学热 电化 学 电火 电 厂 工 作 原 理化 学 能 热 能 机 械 能 电 能 燃 烧 蒸 汽 发 电 机 Cu ZnH2SO4在锌片表面有气泡铜片表面没有气泡实 验 探 究 请 你 先 预 测 下 列 实 验 的 现 象 ， 再 动 手实 验 ， 观 察 现 象 。Cu ZnH2SO4铜片表面电流计指针偏转A Cu ZnH2SO4e- 负 极Zn Zn2+-2e-2H+ H2+2e- 锌 片铜 片 氧 化 反 应还 原 反 应正 极 Zn 2H+ Zn2+ H2+ = +得 电 子电 子 流 入 失 电 子电 子 流 出 电 极材 料 现 象 电 子得 失 电 极 反 应 原 电 池 的 电 极Zn片Cu片总 的 离 子 反 应 方 程 式失得 Zn 2e- Zn2+2H+ 2e- H2 负 极正 极Zn+ 2H+ Zn2+ + H2有 气体 产生Zn片溶 解 各 小 组 按 图 进 行 探 究 。 总 结 你 们 的 探 究 成 果 并 与其 他 小 组 交 流 。你 们 所 制 作 的 实 际 上 是 一种 _装 置 ，_现 象 可以 证 实 你 们 的 结 论 。原 电 池音 乐 卡 发 声 总 结 1： 原 电 池 的 构 成 ： 从 能 量 转 化 角 度 看 ， 原 电 池是 将 能 直 接 转 化 为 能 的 装 置 ； 从 化 学 反 应 来 看 ，原 电 池 的 原 理 是 反 应 中 的 还 原 剂 失 去 的 电 子 经过 导 线 传 递 给 氧 化 剂 ， 使 氧 化 还 原 反 应 分 别 在 两 个 电 极上 进 行 ， 从 而 产 生 电 流 。交 流 、 展 示 与 总 结交 流 1： 现 在 你 们 小 组 知 道 了 原 电 池 是 怎 样 构 成 的 了 吗 ?化 学 电氧 化 还 原 锌 失 去 电 子 通 过 导 线 转 移 至 铜 ， 氢 离 子在 铜 极 上 得 到 电 子 形 成 氢 气 分 子 交 流 3： 电 池 中 有 正 负 两 极 ， 你 所 探 究 的 铜 锌 原 电池 中 ， 正 极 是 _， 负 极 是 _； 从 得 失 电 子角 度 看 ， 正 极 发 生 了 _反 应 ， 负 极 发 生 了_反 应总 结 3：负 极 ： 电 子 （ 填 得 或 失 ） ， 发 生 反 应 （ 如 上述 原 电 池 中 的 片 ） ；正 极 ： 电 子 （ 填 得 或 失 ） ， 发 生 反 应 （ 如 上述 原 电 池 中 的 片 ）总 结 2： 必 须 存 在 一 个 能 够 发 生 的 氧 化 还 原 反 应铜 锌氧 化 反 应 还 原 反 应得 失 氧 化还 原铜锌交 流 2： 是 否 所 有 的 化 学 反 应 都 可 以 转 化 为 电 能 ？ 通 过观 察 和 探 究 ， 构 成 原 电 池 有 哪 些 要 素 ？ 总 结 4：电 极 反 应 式 ： 表 示 负 极 、 正 极 得 失 电 子 的 情 况的 式 子 。上 述 Zn Cu 稀 H2SO4原 电 池 中 两 个 电 极 反应 式 ： 正 极 （ ） ： ；负 极 （ ） ： ；总 反 应 式 ： 。Zn-2e- =Zn2+2H+2e- =H2Zn+2H + =Zn2+H2铜锌 如 何 用 化 学 语 言 表 示 原 电 池 原 理 ？ 思考与交流通过以上实验和探究，试说明化学电池由几部分组成，它的组成条件是什么？ 2、 总 结 归 纳 原 电 池 的 构 成 条 件 ： 有 两 种 活 动 性 不 同 的 金 属 （ 或 非 金 属 导 体 ）作 电 极 。 电 极 材 料 均 插 入 电 解 质 溶 液 。 两 极 相 连 形 成 闭 合 电 路 中 。 有 一 个 自 发 的 氧 化 还 原 反 应 CH2SO4 （ 不 可 以 ） （ 不 可 以 ）（ 可 以 ） （ 不 可 以 ） 概 念 ： 将 化 学 能 转 化 成 电 能 的 装 置 称 为原电池原 电 池负 极 （ 锌 片 ） ：正 极 （ 铜 片 ） ：原电池总反应：Zn-2e- =Zn2+2H+2e- =H2电极名称及电极反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2实 质 :氧 化 还 原 反 应 分 开 在 两 极 进 行 ， 还 原 剂 所 失去 的 电 子 通 过 导 线 转 移 到 氧 化 剂 。电 流 方 向 :正 极 到 负 极电 子 方 向 :由 负 极 经 导 线 到 正 极 AZn FeH2SO4 负 极 ：正 极 ：Zn 2e = Zn2+2H+ + 2e = H2 CuFeH2SO4CuZnH2SO4 CuFeNaCl溶 液CuZn酒 精 CuZnH2SO4 H2SO4A B C DE F M nZ nZ4OS2H NnZ Cu4OS2Cu uC4OS2H下 列 哪 几 个 装 置 能 形 成 原 电 池 ？V XVV VX X X【 检 测 与 反 馈 】 A B C D正 极 Zn Cu Cu Fe负 极 Cu Zn Zn Zn电 解 质 溶 液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 HCl 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 盐 酸B 硫 酸 铜 溶 液C 乙 醇 水 溶 液D铁 石墨 铜 铝 铜 锌 锌铜A B C 1.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 ， 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 ， b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 ( ) ： A a b c d B a c d b C c a b . d D b d c a B3.巩 固 练 习 2.由 铜 、 锌 和 稀 硫 酸 组 成 的 原 电 池 工 作 时 ,电 解 质溶 液 的 pH怎 样 变 化 ： ( ) A 不 变 B.先 变 小 后 变 大 C 逐 渐 变 大 D 逐 渐 变 小 C 设 计 一 个 原 电 池 装 置 使 之 发 生 2Fe3+Fe=3Fe2+的 反 应课 后 练 习 1.干 电 池 (普 通 锌 锰 电 池 ） . 干 电 池 用 锌 制 桶 形 外 壳 作负 极 ， 位 于 中 央 的 顶 盖 有 铜帽 的 石 墨 作 正 极 ， 在 石 墨 周围 填 充 NH4Cl、 ZnCl2和 淀粉 作 电 解 质 溶 液 ， 还 填 充MnO2的 黑 色 粉 末 .常 见 的 化 学 电 源为 了 延 长 电 池 寿 命 和 提 高 其 性 能 ， 人 们 将 电池 内 的 电 解 质 NH 4Cl换 成 湿 的 ， 并在 构 造 上 作 了 改 进 ， 制 成 了 性 电 池 。 KOH碱 2.铅 蓄 电 池 . 正 负 极 材 料 和 电 解 液 .正 极 ： PbO2 负 极 ： Pb电 解 质 ： H2SO4溶 液放 电 过 程 总 反 应 ：Pb + SO42- - 2e- =PbSO4 正 极 ：负 极 ： .放 电 过 程 .PbO2 + 4H+SO42- + 2e- =2PbSO4 +2H2OPb+PbO 2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O .铅 蓄 电 池 充 电 的 反 应 则 是 上 述 反 应 的 逆 过 程 . 新 型 充 电 电 池 ：镍 镉 电 池 ， 以 为 负 极 ， 为 正 极 ， 以 为 电 解 质 ， 寿 命 比 铅 蓄 电 池 长 ， 但 镉 是 致 癌 物 质 ，废 弃 镍 镉 电 池 如 不 回 收 ， 会 严 重 污 染 环 境 ， 电 池 的 面 世 会 初 步 解 决 镍 镉 电 池 的 环 境 污 染 问 题 。碱 金 属 中 的 密 度 小 ， 单 位 质 量 放 出 的 电 能 多 ，金 属 活 动 性 强 ， 是 制 造 电 池 的 理 想 物 质 。 因 此 目前 新 一 代 可 充 电 的 绿 色 电 池 是 电 池 。 Cd NiO(OH)锂 锂 离 子 氢 氧 燃 料 电 池 原 电 池 原 理 的 应 用1、 设 计 各 种 实 用 电 池 ,使 其 具 有 节 约 能 源 、方 便 、 环 保 等 优 点 以 满 足 人 类 需 要 及 可持 续 发 展 的 要 求2、 对 金 属 的 腐 蚀 进 行 防 护 等 一 节 一 号 电 池 烂 在 地 里 ，能 使 一 平 方 米 的 土 壤 永 久失 去 利 用 价 值 ， 一 粒 纽 扣式 电 池 可 以 使 600吨 水 无 法饮 用 ， 相 当 于 一 个 人 一 生的 饮 水 量 ， 若 将 废 电 池 混入 生 活 垃 圾 中 填 埋 ， 可 渗出 汞 等 重 金 属 离 子 电 池 对 环 境 的 影 响 原 电 池 原 理 的 综 合 应 用 .例 市 场 上 出 售 的 “ 热 敷 袋 ” 的 主 要 成 分 为 铁 屑 、 炭 粉 、木 屑 、 少 量 氯 化 钠 和 水 等 .“ 热 敷 袋 ” 启 用 之 前 用 塑 料袋 使 其 与 空 气 隔 绝 ， 启 用 时 ， 打 开 塑 料 袋 轻 轻 揉 搓 就会 放 出 热 量 .使 用 完 后 ， 会 发 现 有 大 量 铁 锈 存 在 .1).“ 热 敷 袋 ” 是 利 用 放 出 热 量 .2).炭 粉 的 主 要 作 用 是3).加 入 氯 化 钠 的 主 要 作 用 是 .4).木 屑 的 作 用 是 _. 铁 被 氧 化与 铁 屑 、 氯 化 钠 溶 液 构 成 原 电 池 ， 加 速 铁 屑 的 氧 化氯 化 钠 溶 于 水 、 形 成 电 解 质 溶 液使 用 “ 热 敷 袋 ” 时 受 热 均 匀 3.燃 料 电 池 . 氢 氧 燃 料 电 池 是 一 种 新 型 的化 学 电 池 ， 其 构 造 如 图 示 ：两 个 电 极 均 由 多 孔 性 碳 制 成 ，通 入 的 气 体 由 孔 隙 逸 出 ， 并在 电 极 表 面 放 电 .负 极 ： 2H2+4OH- 4e- 4H2O 正 极 ： O2+2H2O 4e- 4OH-总 反 应 ： 2H 2 O2 2H2O优 点 ： 能 量 转 化 率 高 ， 可 持 续 使 用 ， 对 环 境 友 好 . 用 途 ： 宇 宙 飞 船 等 ， 应 用 前 景 广 阔 . 观 察 ：1、 单 独 将 锌 片 插 入 稀 硫 酸 中 锌 片 上 的现 象 是 _， 单 独 将 铜片 插 入 稀 硫 酸 中 铜 片 上 是 否 有 明 显 现象 _。2、 若 将 锌 片 与 铜 片 用 导 线 相 连 铜 片 上有 _产 生 。3、 若 将 锌 片 与 铜 片 的 导 线 上 接 上 电 流计 则 电 流 计 指 针 发 生 _， 这 说明 导 线 中 产 生 了 _。 探 究 锌 片 上 产 生 气 泡无 明 显 现 象铜 片 上 有 气 泡 偏 转电 流