1、第三單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化,學(xué)案1 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,目標(biāo)大瀏覽,知識與技能目標(biāo) 1.認(rèn)識化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，初步認(rèn)識原電池反應(yīng)的原理。 2.了解常見化學(xué)電源及其應(yīng)用。 過程與方法目標(biāo) 通過實(shí)驗(yàn)探究原電池原理，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，思維能力。 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 利用伏打電池發(fā)明的事例，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和發(fā)明的欲望。,要點(diǎn)大思考,1.原電池構(gòu)成條件： （1）_； （2）_； （3）_。 2.在Zn和Cu浸入H2SO4電解質(zhì)溶液中，用導(dǎo)線連接后，正極材料是_；正極電極反應(yīng)式為_；負(fù)極材料是_；負(fù)極電極反應(yīng)式是_；原電池工作時(shí)總化學(xué)方程式為_，離子方程式為_。隨著時(shí)間的推移，溶液的pH逐漸_，溶液總

2、質(zhì)量_。 3.氫氧燃料電池（堿性介質(zhì)） 負(fù)極（_）反應(yīng)為_。 正極（_）反應(yīng)為_。 總反應(yīng)式：_。 4.甲醇空氣燃料電池 負(fù)極（_）反應(yīng)為_。 正極（_）反應(yīng)為_。 總反應(yīng)式：_。,活性不同電極,電解質(zhì)溶液,形成閉合回路,Cu,2H+2e-H2,Zn,Zn-2e-Zn2+,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,Zn+2H+=Zn2+H2,增大,增大,H2,H2-2e-+2OH-2H2O,O2,O2+4e-+2H2O4OH-,2H2+O2=2H2O,CH3OH,CH3OH-6e-+8OH-CO32-+6H2O,O2,O2+4e-+2H2O4OH-,CH3OH+3/2O2+2OH-CO32-+3H2

3、O,學(xué)點(diǎn)大清倉,交流研討,學(xué)點(diǎn)1 原電池,問題1：火力發(fā)電有什么利弊？,火力發(fā)電優(yōu)點(diǎn)：我國煤炭資源豐富，廉價(jià)方便。 火力發(fā)電缺點(diǎn)：（1）排出大量的溫室效應(yīng)氣體；（2）有廢氣可能導(dǎo)致酸雨；（3）廢料；（4）廢水；（5）能量轉(zhuǎn)換效率低。,1791年意大利物理學(xué)家亞歷山德羅伏打（Alessandro Volta,17451827）得知伽伐尼的“動(dòng)物電”這一發(fā)現(xiàn)，引起了他的極大興趣，做了一系列實(shí)驗(yàn)，甚至還在自己身上做實(shí)驗(yàn)。通過研究，伏打認(rèn)為蛙腿只是起了顯示電流通過的作用，所謂特殊的“動(dòng)物電”是不存在的。伽伐尼實(shí)驗(yàn)中連接起來的是兩種不同的金屬和含有液體的青蛙肌肉。伏打用幾只碗盛了鹽水，把幾對黃銅和鋅做成

4、的電極連接起來，就有電流產(chǎn)生。1800年3月20日，伏打宣布了這個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)，這就是著名的“伏打電池”。電池在各個(gè)領(lǐng)域有廣泛的用途，電話、手表、電腦、電動(dòng)車、汽車、火箭等無處不存在電池。,問題2：你知道伏打電池嗎？,1.在容器內(nèi)加入約2/3容積的稀硫酸，請按下列要求實(shí)驗(yàn)并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，完成 下述表格。,實(shí)驗(yàn)1將一塊銅片和一塊鋅片分別插入盛有稀硫酸的燒杯中。 實(shí)驗(yàn)2將一塊銅片和一塊鋅片同時(shí)插入盛有稀硫酸的燒杯中。（銅片和鋅片不要接觸） 實(shí)驗(yàn)3用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來，插入盛有稀硫酸的燒杯中。 實(shí)驗(yàn)4在鋅片和銅片的導(dǎo)線中間連接一個(gè)靈敏電流計(jì)，插入盛有稀硫酸的燒杯中。,2.結(jié)論和現(xiàn)象,問題3：由問

5、題2的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考下列問題： （1）實(shí)驗(yàn)1或2（鋅片和銅片分別插入稀硫酸中） 與實(shí)驗(yàn)步驟3（用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來插 入盛有稀硫酸的容器中）發(fā)生的現(xiàn)象有什么不同？ （2）為什么當(dāng)鋅片與銅片連接后插入稀硫酸中， 在銅片上有氣泡產(chǎn)生？鋅片、銅片上可能各發(fā)生 了什么反應(yīng)？ （3）靈敏電流計(jì)顯示有電流通過，電流是如何 產(chǎn)生的？,以上實(shí)驗(yàn)我們可以看出實(shí)驗(yàn)3、4將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了電能，電流表中有電流通過。 實(shí)驗(yàn)1只是說明了銅片和鋅片是活性不同的，實(shí)驗(yàn)2說明了沒有形成回路也不可 能產(chǎn)生電流，而實(shí)驗(yàn)3將兩個(gè)活性不同的金屬浸在電解質(zhì)溶液中形成回路就可以 形成電流。,在原電池裝置中，活性大的做負(fù)極，失去電子經(jīng)外

6、電路傳到正極，負(fù)極發(fā)生氧 化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液中的陽離子在正極就可以得到電子，這樣就發(fā)生了一個(gè)氧 化還原反應(yīng)，有持續(xù)的電流通過。,問題4：電流是如何形成的呢？,歸納總結(jié),1.原電池定義：_。,把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,2.鋅銅原電池結(jié)構(gòu)及原理 （1）結(jié)構(gòu),Zn-2e-Zn2+,2H+2e-H2,氧化反應(yīng),還原反應(yīng),負(fù)極,正極,Zn+2H+=Zn2+H2,（2）原理 在負(fù)極（Zn板）上，鋅失去電子形成鋅離子（Zn2+）進(jìn)入溶液，電子經(jīng)鋅電極流向?qū)Ь€。流出鋅電極的電子經(jīng)導(dǎo)線通過電流表流入銅電極。在正極（Cu板）上，流入銅電極的電子使氫離子（H+）還原成氫氣。銅電極附近溶液中氫離子減少，硫酸根離子向鋅

7、電極附近移動(dòng)，鋅電極附近溶液中增加的鋅離子向銅電極附近移動(dòng)，使電極和溶液形成電流的回路。,3.原電池形成的條件,C,Cu,Zn,Fe,由上表可以得到：通常情況下：兩種活潑性不同的金屬(或一種金屬和另一種非 金屬導(dǎo)體)構(gòu)成電極；電解質(zhì)溶液；電極用導(dǎo)線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路；要有能 自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。,4.判斷原電池正、負(fù)極的方法 （1）由組成原電池的兩極材料判斷：一般是活潑的金屬為負(fù)極，活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。 （2）根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷：電流是由正極流向負(fù)極；電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極。 （3）原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。 （4）

8、溶液中陽離子向正極方向移動(dòng)。,學(xué)點(diǎn)2 化學(xué)電源,交流研討,問題5：你對化學(xué)電源知多少？,化學(xué)電源又稱電池，是一種能將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置，它在國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)、軍事和日常生活方面均獲得廣泛應(yīng)用。 化學(xué)電池使用面廣，品種繁多，按照其使用性質(zhì)可分為：干電池、蓄電池、燃料電池。按電池中電解質(zhì)性質(zhì)分為：堿性電池、酸性電池、中性電池。 現(xiàn)在較為流行的分類方式，是按電池工作性質(zhì)及貯存方式將電池分為一次電池、二次電池、貯備電池和燃料電池四大類。 一次電池，又稱“原電池”。即電池放電后不能用充電方法使它復(fù)原的一類電池。換句話說，這種電池只能使用一次，如常用的鋅錳電池（鋅、二氧化錳為兩極活性物質(zhì)、氯化銨

9、溶液作電解液，工作電壓1.5 V）、鋅汞電池（鋅、氧化汞為兩極活性物質(zhì)，35%40%氫氧化鉀溶液作電解液，工作電壓1.35 V）、鋅銀電池（鋅、氧化銀為兩極活性物質(zhì)，氫氧化鉀溶液作電解液，工作電壓1.5 V）等。,二次電池，又稱“蓄電池”。即電池放電后，可用充電方法使活性物質(zhì)復(fù)原而再次使用，這種電池能循環(huán)使用多次。該電池實(shí)際上是將電能變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來（充電過程），工作時(shí)再將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽ǚ烹娺^程）。如鉛酸蓄電池（鉛、氧化鉛為兩極活性物質(zhì)，硫酸作電解液，工作電壓2.0 V，循環(huán)壽命約300次）、鎘鎳電池（鎘、氧化鎳為兩極活性物質(zhì)，氫氧化鉀溶液作電解液，工作電壓1.20 V，循環(huán)壽命2000

10、4000次）等。 貯備電池，又稱“激活電池”。這類電池為了達(dá)到長期貯存，又不致因放置過程中自放電使電池失效的目的，采取使兩極活性物質(zhì)在平時(shí)和電解液完全不接觸，只是到使用時(shí)，注入電解液使電池激活。如鎂銀電池（鎂、氧化銀為兩極活性物質(zhì)，氯化鎂為電解液）、鉛高氯酸電池（鉛、氧化鉛為兩極活性物質(zhì)，高氯酸作電解液）等。 燃料電池，又稱“連續(xù)電池”。這類電池，只要將活性物質(zhì)（即燃料）連續(xù)注入電池，電池便能一直工作。這類電池本身只是一種能量轉(zhuǎn)換的裝置，需要電能時(shí)將反應(yīng)物從外部送入電池即可。如氫氧燃料電池，甲醇空氣電池等。,常用化學(xué)電源電極反應(yīng)總結(jié),題型一 原電池工作原理 【例1】判斷下列裝置，哪些能形成原電

11、池？,【答案】 【解析】只要活性不同電極浸在電解質(zhì)溶液中形成閉合回路就構(gòu)成原電池。中電極活性相同，不能構(gòu)成原電池。,1.如下圖所示，將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中，再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液，冷卻后形成瓊膠（離子在瓊膠內(nèi)可以移動(dòng)），下列敘述正確的是 （ ）,A.a中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色 B.b中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng) C.a中銅絲發(fā)生氧化反應(yīng) D.b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生,B,【解析】 a、b均能形成原電池，其中a中Fe作負(fù)極：Fe-2e-Fe2+，發(fā)生氧化反 應(yīng)，Cu作正極：2H+2e-H2，發(fā)生還原反應(yīng)，銅絲附近呈現(xiàn)紅色；B中Al作 負(fù)極：Al-3e-Al3+，發(fā)生氧化反應(yīng)，而F

12、e作正極：2H+2e-H2，發(fā)生還原 反應(yīng)。,題型二 原電池裝置、電極反應(yīng) 【例2】一個(gè)原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2+Cu，該反應(yīng)的原電池的組成正確的是 ( ),C,【解析】由離子反應(yīng)方程式知，Zn作負(fù)極，另一正極活性比Zn弱即可，電解質(zhì)溶 液含Cu2+，因此C項(xiàng)正確。,2.鎳氫電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎳鎘電池。 鎳氫電池的總反應(yīng)式是1/2H2+NiO（OH） Ni（OH）2。根據(jù)此反應(yīng)式判斷，下列敘述正確的是 ( ) A.電池放電時(shí)，電池負(fù)極周圍溶液的pH不斷增大 B.電池放電時(shí)，鎳元素被氧化 C.電池充電時(shí)，氫元素被還原 D.電池放電時(shí)，H2是負(fù)極,C、D,【解析】 負(fù)極：1/2H2+OH-H2O+e-，正極：NiO（OH）+H2O+e-Ni（OH）2+ OH-。依照這兩個(gè)電池的半反應(yīng)對各選項(xiàng)進(jìn)行判斷。選項(xiàng)A從負(fù)極反應(yīng)式可以