1、 第二章第二章 化學反應與能量化學反應與能量第二節(jié) 化學能與電能 概念：一次能源：直接從自然界取得的能源；二次能源：一次能源經(jīng)過加工、轉換得到的能源。如：流水、風力、原煤、石油、天然氣等。如：蒸汽、電力等。 是現(xiàn)代社會中應用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱 。電能電力1,火力發(fā)電原理及過程火力發(fā)電原理及過程燃燒燃燒蒸汽蒸汽發(fā)電機發(fā)電機化學能化學能 熱能熱能 機械能機械能 電能電能一、化學能與電能的相互轉化一、化學能與電能的相互轉化a.我國煤炭資源豐富我國煤炭資源豐富,廉價方便廉價方便.b.電能清潔安全電能清潔安全,又快捷方便又快捷方便.a.排出大量的溫室效應氣體排出大量的溫室效

2、應氣體.b.有廢氣可能導致酸雨有廢氣可能導致酸雨c.廢料廢水廢料廢水d.儲量有限儲量有限e.能量轉換效率低能量轉換效率低 1 輕輕地捏揉檸檬，但不能是檸檬皮破損。然后在檸檬的兩端各切一個深為1厘米的裂縫。 2 在兩個裂縫中，分別插入鋅條與鉛條。 3 用導線將鉛條，鋅條分別與電壓表的正負極相連。若電壓表沒有讀數(shù)，則將電壓正負極上的導線接頭對調(diào)位置。 4 觀察并記錄電壓表上的讀數(shù)。 5 使用鉛條和鋁條，重復實驗步驟1-4。在將鋁條插入檸檬裂縫前，先用鋼絲絨將鋁片的表面拋光以除去表面的氧化層，隨后迅速將其插入檸檬的裂縫當中。 注意注意 使用過的檸檬不能再食用，必須丟棄！使用過的檸檬不能再食用，必須丟

3、棄！ 為什么電子僅朝一個方向流動而不反向呢？電子的定向移動e-e-e-e-電子海洋電子海洋電子高壓區(qū)電子高壓區(qū)-氧化反應氧化反應電子低壓區(qū)電子低壓區(qū)-還原反應還原反應電勢差在這個檸檬電池模型中，電極在這個檸檬電池模型中，電極電勢的高低和電極表面進行的電勢的高低和電極表面進行的化學反應有關?；瘜W反應有關。自發(fā)的氧化反應中使得負極的自發(fā)的氧化反應中使得負極的電子壓力增大，自發(fā)的還原反電子壓力增大，自發(fā)的還原反應使得正極的電子壓力減小。應使得正極的電子壓力減小。 世界上第一個簡易的電池裝置是由亞歷山德羅化學能電能化學能電能 ？（看書（看書P35頁第二、三段，回答問題）頁第二、三段，回答問題）1、當氧

4、化劑和還原劑直接接觸進行反應時，化學、當氧化劑和還原劑直接接觸進行反應時，化學能要經(jīng)過一系列能量轉換才能轉換為電能。能要經(jīng)過一系列能量轉換才能轉換為電能。2、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應和還原反、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應和還原反應在兩個不同區(qū)域進行。應在兩個不同區(qū)域進行。3、需要在氧化劑和還原劑之間架設橋梁使電子從、需要在氧化劑和還原劑之間架設橋梁使電子從氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。4、考慮氧化反應和還原反應發(fā)生的條件和環(huán)境，、考慮氧化反應和還原反應發(fā)生的條件和環(huán)境，化學物質的選擇?；瘜W物質的選擇。5、從電學角度考慮儀器選擇和組裝問題。、從電學角度考慮儀器選

5、擇和組裝問題。 原原 電電 池池【實驗一】【實驗一】鋅片鋅片 、銅片插入到稀、銅片插入到稀H2SO4中中,觀察觀察一原一原 電電 池池 原原 理理鋅片上有氣泡鋅片上有氣泡Zn+ 2H+ Zn2+ + H2銅片上沒有氣泡銅片上沒有氣泡 【實驗二】【實驗二】再用導線把鋅片和銅片連接起來，觀察銅片上有再用導線把鋅片和銅片連接起來，觀察銅片上有無氣泡產(chǎn)生？無氣泡產(chǎn)生？在導線中間接入一個電流表，在導線中間接入一個電流表， 觀察電流表的指針是否偏轉觀察電流表的指針是否偏轉? A 實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象 ：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷溶解，：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷溶解，電流表的指針發(fā)生偏轉。電流表的指針發(fā)生偏轉

6、。 實驗結論實驗結論 ：導線中有電流通過：導線中有電流通過電子流動電子流動2、原電池、原電池（1）定義：）定義：將化學能轉變成電能的將化學能轉變成電能的裝置裝置叫做叫做原原電池。電池。較活潑較活潑金屬金屬較不活較不活潑金屬潑金屬負負 極極正正 極極發(fā)生氧化反應發(fā)生氧化反應發(fā)生還原反應發(fā)生還原反應e-I I實驗實驗2-4（工作原理工作原理）現(xiàn)象：現(xiàn)象：鋅片不斷溶解，銅片上有氣泡產(chǎn)生，電鋅片不斷溶解，銅片上有氣泡產(chǎn)生，電流表的指針發(fā)生偏轉。流表的指針發(fā)生偏轉。結論：結論：電路中有電流通過，化學能轉變成了電能。電路中有電流通過，化學能轉變成了電能。電子流出，電流流入電子流出，電流流入電子流入，電流流

7、出電子流入，電流流出（2）電極名稱：）電極名稱：Zn-Cu(稀硫酸）原電池Zn2e- Zn2+2H+ 2e- H2Zn+ 2H+ Zn2+ + H2Zn + H2SO4(稀稀) = ZnSO4 + H2本質本質: 氧化還原反應。氧化還原反應。 總反應式（兩個電極反應之和）總反應式（兩個電極反應之和）鋅銅電池鋅銅電池請仔細思考請仔細思考 正極一般不參與電極反應，正極一般不參與電極反應， （只起導電作用）。（只起導電作用）。 電子的流向：不能從溶液中通過，電子的流向：不能從溶液中通過， 電路電路外電路外電路內(nèi)電路內(nèi)電路回路的形成回路的形成 微粒的定向移動微粒的定向移動電子從負極經(jīng)外電路流向正極，電

8、子從負極經(jīng)外電路流向正極，從而產(chǎn)生電流，使化學能轉變成從而產(chǎn)生電流，使化學能轉變成電能。（電流方向呢？）電能。（電流方向呢？）外電路外電路內(nèi)電路內(nèi)電路陰陽離子分別向兩極移動，陰陽離子分別向兩極移動，防止電極上大量電荷積累。防止電極上大量電荷積累。原電池組成條件原電池組成條件 電極：電極：兩種活潑性不同的金屬（碳棒）兩種活潑性不同的金屬（碳棒） 負極：負極：較活潑金屬較活潑金屬 正極：正極：較不活潑金屬（較不活潑金屬（碳棒碳棒） 電解質溶液（內(nèi)電路，并參與反應）電解質溶液（內(nèi)電路，并參與反應） 形成閉合回路形成閉合回路 能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應兩極一液一連線兩極一液一連線

9、CH2SO4（不可以）（不可以）（不可以）（不可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）例例2練習練習下列裝置中屬于原電池的是：下列裝置中屬于原電池的是：ZnZnZnZnZnC（石墨石墨）CFePbFeCuCuFeC稀稀H2SO4稀稀H2SO4HCl溶液溶液稀稀H2SO4稀稀H2SO4稀稀H2SO4CH3COOH溶液溶液CuCl2溶液溶液 CuCl2溶液溶液酒精酒精負極負極（Fe）：）： Fe - 2e- = Fe2+ 正極正極 (C)： 2H+ + 2e- = H2 總反應式：總反應式：Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2電極反應式：電極反應式：負極負極(Zn)： Zn-2e- =

10、 Zn2+ 正極正極(Pb)： 2H+2e- = H2總反應式：總反應式： Zn+2CH3COOH =(CH3COO)2Zn+H2負極負極(Fe)： Fe-2e- = Fe2+ 正極正極(Cu)： Cu2+2e- = Cu 總反應：總反應： Fe+CuCl2 = FeCl2+CuZnCu鋅片插入稀硫酸中鋅片插入稀硫酸中 被腐蝕。被腐蝕。鋅鋅 銅（稀硫酸）銅（稀硫酸）鋅片鋅片作作為負極，也被腐蝕。為負極，也被腐蝕。原電池對化學反應速率的影響Zn2+Zn2+ZnCuH+ H+ Zn2+Zn2+H+ H+ H+ H+ 哪個更快？哪個更快？原電池的負極被腐蝕得更快。FeZnZnFe原電池對化學反應速率

11、的影響原電池對化學反應速率的影響鋅鋅 鐵鐵 都反應都反應分析鋅分析鋅 鐵（稀硫酸）鐵（稀硫酸）原電池中的電極反應。原電池中的電極反應。你感受到作為正極你感受到作為正極鐵被保護了嗎？鐵被保護了嗎？原電池金屬原電池金屬正極被保護正極被保護船用犧牲陽極保護鋅塊 原電池原理的應用原電池原理的應用制作化學電源制作化學電源加快反應速率：加快反應速率： 實驗室制實驗室制H2時，由于鋅太純，反應一般較慢，時，由于鋅太純，反應一般較慢，可加入少量可加入少量CuSO4溶液溶液。判斷金屬活動性的強弱判斷金屬活動性的強弱揭示鋼鐵腐蝕的原因及防止鋼鐵的腐蝕。揭示鋼鐵腐蝕的原因及防止鋼鐵的腐蝕。 鋼鐵中含有碳，可與鋼鐵中

12、含有碳，可與Fe組成原電池，發(fā)生原電組成原電池，發(fā)生原電池反應而使鋼鐵遭到腐蝕池反應而使鋼鐵遭到腐蝕 作業(yè)：作業(yè)：P.36 科學探究科學探究 1 、畫出裝置圖、畫出裝置圖 2 、指出正負極、指出正負極 3 、寫出電極反應式、寫出電極反應式原電池原電池“負極出電子，電子回正極負極出電子，電子回正極” 2、兩極、兩極變化變化: 負極：負極：活潑金屬活潑金屬發(fā)生氧化反應發(fā)生氧化反應向外線路提供向外線路提供 電子電子 正極：正極：不活潑金屬（或石墨）不活潑金屬（或石墨）傳遞電子傳遞電子溶液溶液 中的離子接受電子中的離子接受電子發(fā)生還原反應。發(fā)生還原反應。 一、原電池1、定義定義:把把化學能化學能轉變?yōu)?/p>

13、轉變?yōu)殡娔茈娔艿难b置的裝置.必發(fā)生必發(fā)生失電子失電子的氧化的氧化反應反應必發(fā)生必發(fā)生得電子得電子的還原的還原反應反應電極電極材料材料現(xiàn)象現(xiàn)象電子電子得失得失電極反應電極反應原電池的電原電池的電極極Zn片片Cu片片總的離子反應總的離子反應方程式方程式失失得得Zn2e- Zn2+2H+ 2e- H2負極負極正極正極Zn+ 2H+ Zn2+ + H2有氣有氣體產(chǎn)體產(chǎn)生生Zn片片溶解溶解 原電池的構成條件原電池的構成條件兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和 另一種非金屬導體）構成電極。另一種非金屬導體）構成電極。電解質溶液。電解質溶液。電極用導線相聯(lián)構成閉合回路。電極用

14、導線相聯(lián)構成閉合回路。3 化學電池的組成化學電池的組成:正極、負極、電解質溶液以及容器。正極、負極、電解質溶液以及容器。5 原電池化學反應本質：原電池化學反應本質： 較活潑的金屬發(fā)生氧化反應，較活潑的金屬發(fā)生氧化反應，電子電子從較活從較活潑的金屬潑的金屬（負極）通過外電路流向（負極）通過外電路流向較不活潑的較不活潑的金屬金屬 （正極）正極） 氧化還原反應氧化還原反應例例1： 銅銅.鋅鋅.稀稀H2SO4組成的原電池組成的原電池電極反應式電極反應式: 負極負極(Zn): Zn -2e- = Zn2+ 正極正極(Cu): 2H+2e- = H2 (還原反應還原反應)電解質溶液中的陽離子得電子電解質溶

15、液中的陽離子得電子.注注: 得失電子相等得失電子相等, 總反應式總反應式:兩式相加兩式相加 2H+ Zn= H2 + Zn2+ 或或 Zn+ H2SO4=ZnSO4+H2 病病 例例 分分 析析學以致用學以致用病病 例例 分分 析析病病 例例 分分 析析 你能為她開一個藥方嗎？你能為她開一個藥方嗎？學以致用學以致用由組成原電池的兩極材料判斷：由組成原電池的兩極材料判斷：根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷：根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷：電流是由正極流向負極；電流是由正極流向負極；電子流動方向是由負極流向正極。電子流動方向是由負極流向正極。根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判

16、斷：原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，正極總是得電子發(fā)生還原反應。正極總是得電子發(fā)生還原反應。6 6 判斷原電池正、負極的方法判斷原電池正、負極的方法一般是活潑的金屬為負極一般是活潑的金屬為負極活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極判斷下列裝置是否能構成原電池，判斷下列裝置是否能構成原電池，并寫出相應的電極反應及總反應并寫出相應的電極反應及總反應。1 ZnZn與稀硫酸進行實驗與稀硫酸進行實驗.2 Zn石墨與稀硫酸進行實驗石墨與稀硫酸進行實驗.3 FeZn與稀硫酸進行實驗與稀硫酸進行實驗.4 CuZn與乙醇進行實驗與乙醇

17、進行實驗.5 CuZn與一個西紅柿與一個西紅柿(或一個蘋果或一個蘋果)進行實驗進行實驗.6 CuZn與兩個西紅柿進行實驗與兩個西紅柿進行實驗.7 CuZn與橙汁進行實驗與橙汁進行實驗.以下組合可以組成原電池以下組合可以組成原電池2 3 5 7辨析辨析比一比：比一比： 把把a、b、c、d四塊金屬片浸入四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若若a、b相連時，相連時，a為負極；為負極；c、d相連時，電相連時，電流由流由d到到c；a、c相連時，相連時，c極上產(chǎn)生大量氣極上產(chǎn)生大量氣泡，泡，b、d相連時，相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種

18、金屬的活動性順序由強到弱的為則四種金屬的活動性順序由強到弱的為： ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B迷你試驗：迷你試驗：請根據(jù)反應請根據(jù)反應: 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+設計原電池，你有哪些可行方案設計原電池，你有哪些可行方案?Fe-Cu FeCl3Fe-C Fe(NO3)3Fe-Ag Fe2(SO4)3鋅片插入稀硫酸中，被鋅片插入稀硫酸中，被腐蝕。（化學腐蝕）腐蝕。（化學腐蝕）鋅片在鋅鋅片在鋅,銅（稀硫酸）銅（稀硫酸）原電池中作為負極，也原電池中作為負極，也被腐蝕。（電化學腐蝕）被腐蝕。（電化學腐蝕）哪個更快？哪個更快？原電池

19、的負極原電池的負極被腐蝕得更快。被腐蝕得更快。分析鋅分析鋅,鐵（稀硫酸）原鐵（稀硫酸）原電池中的電極反應。電池中的電極反應。你感受到作為正極，鐵你感受到作為正極，鐵被保護了嗎？被保護了嗎？原電池的金屬原電池的金屬正極被保護。正極被保護。二二,發(fā)展中的化學電源發(fā)展中的化學電源干電池堿性電池蓄電池鋰離子電池燃料電池干電池堿性電池（1）干電池結構及電極反應原理）干電池結構及電極反應原理（1）干電池結構及電極反應原理）干電池結構及電極反應原理負極：負極：Zn 2e- = Zn2+正極：正極：2NH4+ + 2e- = 2NH3+H2Zn + 2NH4+ = Zn2+2NH3+H2電池總反應式：電池總反

20、應式：特點：特點：a：一次性電池，不可逆一次性電池，不可逆b：用用KOH代替代替NH4Cl能提高能提高 性能，延長壽命性能，延長壽命蓄電池（2）充電電池）充電電池(又稱二次電池又稱二次電池)（2）充電電池）充電電池(又稱二次電池又稱二次電池)Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O(-) (+)負極負極: Pb +SO42- - 2e- = PbSO4 Pb + PbO2 + 4H+ +2SO42- = 2PbSO4 + 2H2O正極正極:PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O鉛蓄電池鉛蓄電池特點：特點：電池總反應式：電池總反應式

21、：二次電池二次電池,可再次充電使用可再次充電使用氫氧燃料電池氫氧燃料電池(3)(3)燃料電池燃料電池(3)(3)燃料電池燃料電池 新型電池中，電極的導電材料一般多新型電池中，電極的導電材料一般多孔的金屬板，負極是通入還原劑的一方，孔的金屬板，負極是通入還原劑的一方，正極是通入氧化劑的一方。正極是通入氧化劑的一方。 氫氧燃料電池，電解質溶液為氫氧燃料電池，電解質溶液為30%的氫的氫 氧化鉀溶液氧化鉀溶液. 正極：正極： O2+ 4e + 2H2O = 4OH- 負極：負極： 2H2 4e + 4OH-= 4H2O總反應式：總反應式： 2H2+O2=2H2O特點：特點：高效高效,環(huán)境污染少環(huán)境污染少,外加設備供給氧化劑外加設備供給氧化劑例例2, 寫出甲烷燃料電池（電解質溶液為氫氧寫出甲烷燃料電池（電解質溶液為氫氧化鉀溶液）的電極反應式及總方程式：化鉀溶液）的電極反應式及總方程式： 正極：正極： 2O2O2 2 + 8e + 8e- - + 4H + 4H2 2O = 8OHO = 8OH- -負極：負極： CHCH4 4 + 10OH + 10OH- - -8e = CO -8e = CO3 32-2- + 7H + 7H2 2O O總反應：總反應：CHCH4 4 + 2O + 2O2 2 + 2OH + 2OH- - = CO =