高一化学《第二章-第二节-化学能与电能-第1课时》

化学能与电能高一化学第二章第二节水力发电站火力发电站二次能源：一次能源经加工、转换得到的能源。一次能源：直接从自然界取得的能源。阅读教材P39资料卡片蒸汽电能水能风能石油天然气原煤指出下列哪些是二次能源？电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力。估计在2050年火电仍居首位1.火力发电的原理分析。1.火力发电的原理分析。化学能燃烧蒸汽发电机1.火力发电的原理分析。电能机械能热能2.火力发电的化学深层本质分析2.火力发电的化学深层本质分析火力发电2.火力发电的化学深层本质分析火力发电将化学能经一系列能量转化为电能过程2.火力发电的化学深层本质分析燃烧火力发电将化学能经一系列能量转化为电能过程关键2.火力发电的化学深层本质分析燃烧氧化还原反应火力发电将化学能经一系列能量转化为电能过程关键本质2.火力发电的化学深层本质分析燃烧氧化还原反应氧化剂与还原剂之间发生电子的转移火力发电将化学能经一系列能量转化为电能过程关键本质本质2.火力发电的化学深层本质分析燃烧氧化还原反应氧化剂与还原剂之间发生电子的转移火力发电将化学能经一系列能量转化为电能旧键断裂和新键形成、体系能量变化过程关键本质本质引起思考：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？思考：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？a.改进火力发电思考：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？a.改进火力发电b.研究新的发电方式思考：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？a.改进火力发电b.研究新的发电方式

方式之一就是尝试将化学能直接转化为电能。就像电池。其好处就是减少中间环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。化学能能否直接转化为电能？1.电流是怎样形成的？化学能能否直接转化为电能？1.电流是怎样形成的？化学能能否直接转化为2.氧化还原反应的实质是有电子的转移，为何氧化剂与还原剂直接反应时没有电流形成？根据电流形成的原理，你能否设计出将氧化还原反应过程的电子转移形成电流的方案？电能？1.电流是怎样形成的？化学能能否直接转化为2.氧化还原反应的实质是有电子的转移，关键：使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，并使其间的电子转移在一定条件下形成电流。电能？步骤讨论与交流1.将Zn片插入稀H2SO4Zn片和Cu片上现象有何差别?2.将Cu片插入稀H2SO4[实验2-4]原电池原理探究步骤讨论与交流1.将Zn片插入稀H2SO4Zn片和Cu片上现象有何差别?2.将Cu片插入稀H2SO43.Zn片和Cu片接触插入

稀H2SO4(不接电流表)[实验2-4]原电池原理探究Cu片上有何现象?

推测原因.步骤讨论与交流1.将Zn片插入稀H2SO4Zn片和Cu片上现象有何差别?2.将Cu片插入稀H2SO43.Zn片和Cu片接触插入

稀H2SO4(不接电流表)4.Zn片和Cu片用导线连接(中间

接电流表)插入稀H2SO4(偏向?)电流表指针有何变

化?说明了什么?[实验2-4]原电池原理探究Cu片上有何现象?

推测原因.步骤讨论与交流1.将Zn片插入稀H2SO4Zn片和Cu片上现象有何差别?2.将Cu片插入稀H2SO43.Zn片和Cu片接触插入

稀H2SO4(不接电流表)4.Zn片和Cu片用导线连接(中间

接电流表)插入稀H2SO4(偏向?)电流表指针有何变

化?说明了什么?微观解释[实验2-4]原电池原理探究1.纯锌片上无气泡且逐渐溶解，2.铜片上有气泡产生。（1）铜片上的气体可能是什么？

H2（2）如何确定该气体呢？ 无色无味、 具有可燃性、 在空气中点燃产生爆鸣声 结论:该气体应该是H2问题探究CuZn稀硫酸（3）有人说H2是由铜和稀硫酸 在这种特定的条件下反应 产生出来的。这种想法正 确吗？ 溶液没有变成蓝色，说明 没有Cu2+生成 结论：铜片没有参加化学 反应。问题探究CuZn稀硫酸问题探究（4）纯净的锌片上没有气泡产生，锌片有没有参加反应呢？锌片质量减少，溶液质量增加，往溶液中滴加适量NaOH， 会有Zn(OH)2沉淀产生。结论：锌片参加了化学反应。CuZn稀硫酸问题探究（5）如何通过实验确定稀硫酸有无参加反应？用pH试纸测定溶液的pH值，结果发现pH值增大。结论：H+参加了化学反应。加BaCl2生成BaSO4沉淀测定SO42-的含量，发现SO42-浓度没有改变。结论：SO42—没有参加化学反应。CuZn稀硫酸

推理：Zn－2e－=Zn2+CuZn稀硫酸

推理：2H++2e－=H2↑【可能原因】：H+所需的电子从锌通过导线转移到铜片，H+从铜片上得电子被还原为H2理论分析：H+得到的电子到底从何而来？

外电路：电子由负极→正极，

电流由正极→负极。内电路：阴离子移向负极，

阳离子移向正极；

e－电子流向、电流流向：负极正极小结铜锌原电池原理动画原电池“负极出电子，电子回正极”必发生失电子的氧化反应必发生得电子的还原反应3.活泼金属→发生氧化反应→向外线路提供电子→原电池的负极；不活泼金属(或石墨)→发生还原反应→接受外线路提供的电子→原电池的正极。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Zn片溶解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有气体产生Zn片溶解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有气体产生Zn片溶解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有气体产生Zn片溶解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+有气体产生Zn片溶解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↑有气体产生Zn片溶解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↑负极有气体产生Zn片溶解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↑负极正极有气体产生Zn片溶解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1、原电池：（1）定义：将化学能转变为电能的装置。（2）反应本质：氧化还原反应一、化学能转化为电能（3）原电池正负电极的判断方法负极：正极：电子流出，发生失电子的氧化反应电子流入，发生得电子的还原反应①根据电极材料判断练习：判断下列原电池的正负极.ZnCu稀硫酸ZnFeA稀硫酸CZnFeCA稀硫酸A稀硫酸A负极:

较活泼的金属正极:

较不活泼的金属或非金属导体-+-+-+-+③根据电子或电流流动方向判断（外电路）：电子从负极流出沿导线流入正极电流从正极流出沿导线流入负极ee④根据离子的定向移动方向（内电路）阳离子向正极移动阴离子向负极移动②根据电极反应判断失电子的反应→氧化反应→负极得电子的反应→还原反应→正极⑥根据现象判断电极不断溶解：负极有气泡冒出、有固体析出：正极⑤根据离子方程式判断Fe+2H+=Fe2++H2↑（负极）（在正极）知识归纳、应用：负极的判断（1）从本质看：发生氧化反应的一极。（2）从电子流向看：电子流出的一极。（3）从现象看：负极往往会溶解、质量减小。（4）从电流流向看：电流流入的一极。（5）从电极材料看：金属性比较活泼。

(6)从阴阳离子移动的方向看：阴离子移向的电极。（1）从本质看：发生还原反应的一极（2）从电子流向看：电子流入的一极。（3）从现象看：正极上会有气泡产生、或者有沉淀析出，使正极的体积、质量变大。（4）从电流流向看：电流流出的一极。（5）从电极材料看：较不活泼的导体。(6)从阴阳离子移动的方向看：阴离子移向的电极。知识归纳、应用：正极的判断第一组实验实验探究形成原电池的条件（可以）第一组实验实验探究形成原电池的条件（可以）（可以）第一组实验实验探究形成原电池的条件（可以）（可以）（可以）第一组实验实验探究形成原电池的条件（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）第一组实验实验探究形成原电池的条件（可以）（可以）（可以）（不可以）形成条件一：活泼性不同的两个电极第一组实验实验探究形成原电池的条件（可以）（可以）（可以）（不可以）形成条件一：活泼性不同的两个电极负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等第一组实验实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件第二组实验（可以）实验探究形成原电池的条件第二组实验（可以）（不可以）实验探究形成原电池的条件第二组实验（可以）（不可以）形成条件二：自发的氧化还原反应;电极需插进电解质溶液中实验探究形成原电池的条件第二组实验第三组实验实验探究形成原电池的条件第三组实验实验探究形成原电池的条件（不可以）第三组实验实验探究形成原电池的条件形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）二、原电池的形成条件4.自发的氧化还原反应1.两个电极(活泼性不同)；负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等2.电极需插进电解质溶液中3.必须形成闭合回路概括为：两极一液一连线。ABCDE√[练习1]下列哪些装置能构成原电池？√F√稀硫酸ZnFe稀硫酸AgCuA稀硫酸ZnCu√ZnH2SO4溶液

GH2SO4溶液HC（石墨）ZnZnHCl溶液

ICFe酒精

JZnPbCH3COOH溶液K√练习1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③练习1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)练习1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)练习1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(√)练习1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(√)负极：练习1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(√)负极：Zn－2e-＝Zn2+练习1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(√)负极：正极：Zn－2e-＝Zn2+练习1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(√)2H++2e-＝H2↑负极：正极：Zn－2e-＝Zn2+练习1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(√)2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+练习1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(√)2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑⑤④(√)(√)负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO4Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+石墨Al稀硫酸（1）说明反应的现象；（2）判断正负极；（3）写出电极反应式；（4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。练习1CuZn硫酸铜练习2（1）说明反应的现象；（2）判断正负极；（3）写出电极反应式；（4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。3、原电池工作原理①在负极，物质失去电子发生氧化反应；②电子通过导体经外电路由负极传导至正极；③在正极，物质得到电子发生还原反应；④电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。负极正极电解质溶液e-阴离子还原反应氧化反应阳离子原电池工作原理图示外电路内电路实践活动自制电池——水果电池。如下图：4.原电池原理的应用①加快反应速率：（形成原电池反应，反应速率加快）

例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。②揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。

钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀

[例]

X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y是电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为()Ａ．Ｘ＞Ｙ＞ＺＢ．Ｘ＞Ｚ＞ＹＣ．Ｙ＞Ｘ＞ＺＤ．Ｙ＞Ｚ＞ＸC因为X置换出Z,所以金属性Ｘ＞Ｚ负极的金属较活泼,所以Ｙ＞Ｘ③判断金属活动性的强弱一般说来:活泼金属作负极,较不活泼的金属作正极

请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。1、电解液：

。2、电极材料：正极

，负极

。3、电极反应式：负极:.正极:.1、电解液：硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液2、电极材料：负极：铁，正极：铜、石墨或比铁不活泼的其他金属

Fe－2e-=Fe2+Cu2++2e-=Cu

④制作化学电源[练习]把A,B两种不同的未知活泼性的金属用导线连接后同时插入稀硫酸中,结果发现A金属上有气体产生,则下列说法正确的是()A.A为正极,A较活泼

B.B为负极,B较活泼

C.A上发生的是氧化反应

D.A的质量减小B书写电极反应式，注意几点：

（1）电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应式的一切规则；（2）负极失电子所得氧化产物、正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关；(3)两极电极反应式中的电子得失数目（一般）保持相等。

（4）两极反应相加得到总反应，总反应减去负极反应得到正极反应、总反应减去正极反应得到负极反应。

请在图上标出电子的流动方向和电流方向,并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.请在图上标出电子的流动方向和电流方向,并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.I请在图上标出电子的流动方向和电流方向,并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.Ie-请在图上标出电子的流动方向和电流方向,并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.FeFe+2H+=Fe2++H2↑2H++2e-=H2↑AgFe－2e-=Fe2+Ie-请在图上标出电子的流动方向和电流方向,并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.FeFe+2H+=Fe2++H2↑2H++2e-=H2↑AgFe－2e-=Fe2+Ie-e-请在图上标出电子的流动方向和电流方向,并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.FeFe+2H+=Fe2++H2↑2H++2e-=H2↑AgFe－2e-=Fe2+Ie-e-I请在图上标出电子的流动方向和电流方向,并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.ZnFeFe+2H+=Fe2++H2↑2H++2e-=H2↑AgFe－2e-=Fe2+Zn+Cu2+=Zn2++

CuCu2++2e-=CuCuZn－2e-=Zn2+Ie-e-I2.如图所示，各烧杯中均盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为（）A.②①③④B.④③①②C.④②①③D.③②④①3：如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4

B、A是铜，B是锌，C为硫酸铜C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液D、