高一化學(xué)《第二章-第二節(jié)-化學(xué)能與電能-第1課時》

化學(xué)能與電能高一化學(xué)第二章第二節(jié)水力發(fā)電站火力發(fā)電站二次能源：一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到的能源。一次能源：直接從自然界取得的能源。閱讀教材P39資料卡片蒸汽電能水能風(fēng)能石油天然氣原煤指出下列哪些是二次能源？電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱為電力。估計在2050年火電仍居首位1.火力發(fā)電的原理分析。1.火力發(fā)電的原理分析?；瘜W(xué)能燃燒蒸汽發(fā)電機1.火力發(fā)電的原理分析。電能機械能熱能2.火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析2.火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析火力發(fā)電2.火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析火力發(fā)電將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能過程2.火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析燃燒火力發(fā)電將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能過程關(guān)鍵2.火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析燃燒氧化還原反應(yīng)火力發(fā)電將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能過程關(guān)鍵本質(zhì)2.火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析燃燒氧化還原反應(yīng)氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移火力發(fā)電將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能過程關(guān)鍵本質(zhì)本質(zhì)2.火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析燃燒氧化還原反應(yīng)氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移火力發(fā)電將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化過程關(guān)鍵本質(zhì)本質(zhì)引起思考：假設(shè)你是電力工程師，面對這些利與弊，你會如何應(yīng)對呢？思考：假設(shè)你是電力工程師，面對這些利與弊，你會如何應(yīng)對呢？a.改進火力發(fā)電思考：假設(shè)你是電力工程師，面對這些利與弊，你會如何應(yīng)對呢？a.改進火力發(fā)電b.研究新的發(fā)電方式思考：假設(shè)你是電力工程師，面對這些利與弊，你會如何應(yīng)對呢？a.改進火力發(fā)電b.研究新的發(fā)電方式

方式之一就是嘗試將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。就像電池。其好處就是減少中間環(huán)節(jié)能損，高效、清潔利用燃料，不浪費能源，更方便。化學(xué)能能否直接轉(zhuǎn)化為電能？1.電流是怎樣形成的？化學(xué)能能否直接轉(zhuǎn)化為電能？1.電流是怎樣形成的？化學(xué)能能否直接轉(zhuǎn)化為2.氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)是有電子的轉(zhuǎn)移，為何氧化劑與還原劑直接反應(yīng)時沒有電流形成？根據(jù)電流形成的原理，你能否設(shè)計出將氧化還原反應(yīng)過程的電子轉(zhuǎn)移形成電流的方案？電能？1.電流是怎樣形成的？化學(xué)能能否直接轉(zhuǎn)化為2.氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)是有電子的轉(zhuǎn)移，關(guān)鍵：使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個不同的區(qū)域進行，并使其間的電子轉(zhuǎn)移在一定條件下形成電流。電能？步驟討論與交流1.將Zn片插入稀H2SO4Zn片和Cu片上現(xiàn)象有何差別?2.將Cu片插入稀H2SO4[實驗2-4]原電池原理探究步驟討論與交流1.將Zn片插入稀H2SO4Zn片和Cu片上現(xiàn)象有何差別?2.將Cu片插入稀H2SO43.Zn片和Cu片接觸插入

稀H2SO4(不接電流表)[實驗2-4]原電池原理探究Cu片上有何現(xiàn)象?

推測原因.步驟討論與交流1.將Zn片插入稀H2SO4Zn片和Cu片上現(xiàn)象有何差別?2.將Cu片插入稀H2SO43.Zn片和Cu片接觸插入

稀H2SO4(不接電流表)4.Zn片和Cu片用導(dǎo)線連接(中間

接電流表)插入稀H2SO4(偏向?)電流表指針有何變

化?說明了什么?[實驗2-4]原電池原理探究Cu片上有何現(xiàn)象?

推測原因.步驟討論與交流1.將Zn片插入稀H2SO4Zn片和Cu片上現(xiàn)象有何差別?2.將Cu片插入稀H2SO43.Zn片和Cu片接觸插入

稀H2SO4(不接電流表)4.Zn片和Cu片用導(dǎo)線連接(中間

接電流表)插入稀H2SO4(偏向?)電流表指針有何變

化?說明了什么?微觀解釋[實驗2-4]原電池原理探究1.純鋅片上無氣泡且逐漸溶解，2.銅片上有氣泡產(chǎn)生。（1）銅片上的氣體可能是什么？

H2（2）如何確定該氣體呢？ 無色無味、 具有可燃性、 在空氣中點燃產(chǎn)生爆鳴聲 結(jié)論:該氣體應(yīng)該是H2問題探究CuZn稀硫酸（3）有人說H2是由銅和稀硫酸 在這種特定的條件下反應(yīng) 產(chǎn)生出來的。這種想法正 確嗎？ 溶液沒有變成藍色，說明 沒有Cu2+生成 結(jié)論：銅片沒有參加化學(xué) 反應(yīng)。問題探究CuZn稀硫酸問題探究（4）純凈的鋅片上沒有氣泡產(chǎn)生，鋅片有沒有參加反應(yīng)呢？鋅片質(zhì)量減少，溶液質(zhì)量增加，往溶液中滴加適量NaOH， 會有Zn(OH)2沉淀產(chǎn)生。結(jié)論：鋅片參加了化學(xué)反應(yīng)。CuZn稀硫酸問題探究（5）如何通過實驗確定稀硫酸有無參加反應(yīng)？用pH試紙測定溶液的pH值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)pH值增大。結(jié)論：H+參加了化學(xué)反應(yīng)。加BaCl2生成BaSO4沉淀測定SO42-的含量，發(fā)現(xiàn)SO42-濃度沒有改變。結(jié)論：SO42—沒有參加化學(xué)反應(yīng)。CuZn稀硫酸

推理：Zn－2e－=Zn2+CuZn稀硫酸

推理：2H++2e－=H2↑【可能原因】：H+所需的電子從鋅通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到銅片，H+從銅片上得電子被還原為H2理論分析：H+得到的電子到底從何而來？

外電路：電子由負極→正極，

電流由正極→負極。內(nèi)電路：陰離子移向負極，

陽離子移向正極；

e－電子流向、電流流向：負極正極小結(jié)銅鋅原電池原理動畫原電池“負極出電子，電子回正極”必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)必發(fā)生得電子的還原反應(yīng)3.活潑金屬→發(fā)生氧化反應(yīng)→向外線路提供電子→原電池的負極；不活潑金屬(或石墨)→發(fā)生還原反應(yīng)→接受外線路提供的電子→原電池的正極。電極材料現(xiàn)象電子得失電極反應(yīng)原電池的電極Zn片Cu片總的離子反應(yīng)方程式電極材料現(xiàn)象電子得失電極反應(yīng)原電池的電極Zn片Cu片總的離子反應(yīng)方程式Zn片溶解電極材料現(xiàn)象電子得失電極反應(yīng)原電池的電極Zn片Cu片總的離子反應(yīng)方程式有氣體產(chǎn)生Zn片溶解電極材料現(xiàn)象電子得失電極反應(yīng)原電池的電極Zn片Cu片總的離子反應(yīng)方程式失有氣體產(chǎn)生Zn片溶解電極材料現(xiàn)象電子得失電極反應(yīng)原電池的電極Zn片Cu片總的離子反應(yīng)方程式失得有氣體產(chǎn)生Zn片溶解電極材料現(xiàn)象電子得失電極反應(yīng)原電池的電極Zn片Cu片總的離子反應(yīng)方程式失得Zn－2e-＝Zn2+有氣體產(chǎn)生Zn片溶解電極材料現(xiàn)象電子得失電極反應(yīng)原電池的電極Zn片Cu片總的離子反應(yīng)方程式失得Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑有氣體產(chǎn)生Zn片溶解電極材料現(xiàn)象電子得失電極反應(yīng)原電池的電極Zn片Cu片總的離子反應(yīng)方程式失得Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑負極有氣體產(chǎn)生Zn片溶解電極材料現(xiàn)象電子得失電極反應(yīng)原電池的電極Zn片Cu片總的離子反應(yīng)方程式失得Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑負極正極有氣體產(chǎn)生Zn片溶解電極材料現(xiàn)象電子得失電極反應(yīng)原電池的電極Zn片Cu片總的離子反應(yīng)方程式失得Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑負極正極Zn+2H+

＝Zn2++H2↑有氣體產(chǎn)生Zn片溶解1、原電池：（1）定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。（2）反應(yīng)本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能（3）原電池正負電極的判斷方法負極：正極：電子流出，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)電子流入，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)①根據(jù)電極材料判斷練習(xí)：判斷下列原電池的正負極.ZnCu稀硫酸ZnFeA稀硫酸CZnFeCA稀硫酸A稀硫酸A負極:

較活潑的金屬正極:

較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體-+-+-+-+③根據(jù)電子或電流流動方向判斷（外電路）：電子從負極流出沿導(dǎo)線流入正極電流從正極流出沿導(dǎo)線流入負極ee④根據(jù)離子的定向移動方向（內(nèi)電路）陽離子向正極移動陰離子向負極移動②根據(jù)電極反應(yīng)判斷失電子的反應(yīng)→氧化反應(yīng)→負極得電子的反應(yīng)→還原反應(yīng)→正極⑥根據(jù)現(xiàn)象判斷電極不斷溶解：負極有氣泡冒出、有固體析出：正極⑤根據(jù)離子方程式判斷Fe+2H+=Fe2++H2↑（負極）（在正極）知識歸納、應(yīng)用：負極的判斷（1）從本質(zhì)看：發(fā)生氧化反應(yīng)的一極。（2）從電子流向看：電子流出的一極。（3）從現(xiàn)象看：負極往往會溶解、質(zhì)量減小。（4）從電流流向看：電流流入的一極。（5）從電極材料看：金屬性比較活潑。

(6)從陰陽離子移動的方向看：陰離子移向的電極。（1）從本質(zhì)看：發(fā)生還原反應(yīng)的一極（2）從電子流向看：電子流入的一極。（3）從現(xiàn)象看：正極上會有氣泡產(chǎn)生、或者有沉淀析出，使正極的體積、質(zhì)量變大。（4）從電流流向看：電流流出的一極。（5）從電極材料看：較不活潑的導(dǎo)體。(6)從陰陽離子移動的方向看：陰離子移向的電極。知識歸納、應(yīng)用：正極的判斷第一組實驗實驗探究形成原電池的條件（可以）第一組實驗實驗探究形成原電池的條件（可以）（可以）第一組實驗實驗探究形成原電池的條件（可以）（可以）（可以）第一組實驗實驗探究形成原電池的條件（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）第一組實驗實驗探究形成原電池的條件（可以）（可以）（可以）（不可以）形成條件一：活潑性不同的兩個電極第一組實驗實驗探究形成原電池的條件（可以）（可以）（可以）（不可以）形成條件一：活潑性不同的兩個電極負極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等第一組實驗實驗探究形成原電池的條件實驗探究形成原電池的條件第二組實驗（可以）實驗探究形成原電池的條件第二組實驗（可以）（不可以）實驗探究形成原電池的條件第二組實驗（可以）（不可以）形成條件二：自發(fā)的氧化還原反應(yīng);電極需插進電解質(zhì)溶液中實驗探究形成原電池的條件第二組實驗第三組實驗實驗探究形成原電池的條件第三組實驗實驗探究形成原電池的條件（不可以）第三組實驗實驗探究形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）二、原電池的形成條件4.自發(fā)的氧化還原反應(yīng)1.兩個電極(活潑性不同)；負極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等2.電極需插進電解質(zhì)溶液中3.必須形成閉合回路概括為：兩極一液一連線。ABCDE√[練習(xí)1]下列哪些裝置能構(gòu)成原電池？√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√練習(xí)1.判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.①②③練習(xí)1.判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.①②③(×)練習(xí)1.判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.①②③(×)(×)練習(xí)1.判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.①②③(×)(×)(√)練習(xí)1.判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.①②③(×)(×)(√)負極：練習(xí)1.判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.①②③(×)(×)(√)負極：Zn－2e-＝Zn2+練習(xí)1.判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.①②③(×)(×)(√)負極：正極：Zn－2e-＝Zn2+練習(xí)1.判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.①②③(×)(×)(√)2H++2e-＝H2↑負極：正極：Zn－2e-＝Zn2+練習(xí)1.判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.①②③(×)(×)(√)2H++2e-＝H2↑負極：總反應(yīng)：正極：Zn－2e-＝Zn2+練習(xí)1.判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.①②③(×)(×)(√)2H++2e-＝H2↑負極：總反應(yīng)：正極：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑⑤④(√)(√)負極：正極：總反應(yīng)：正極：負極：總反應(yīng)：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）說明反應(yīng)的現(xiàn)象；（2）判斷正負極；（3）寫出電極反應(yīng)式；（4）寫出總反應(yīng)的離子方程式和化學(xué)方程式。練習(xí)1CuZn硫酸銅練習(xí)2（1）說明反應(yīng)的現(xiàn)象；（2）判斷正負極；（3）寫出電極反應(yīng)式；（4）寫出總反應(yīng)的離子方程式和化學(xué)方程式。3、原電池工作原理①在負極，物質(zhì)失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)；②電子通過導(dǎo)體經(jīng)外電路由負極傳導(dǎo)至正極；③在正極，物質(zhì)得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；④電解質(zhì)溶液中，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。負極正極電解質(zhì)溶液e-陰離子還原反應(yīng)氧化反應(yīng)陽離子原電池工作原理圖示外電路內(nèi)電路實踐活動自制電池——水果電池。如下圖：4.原電池原理的應(yīng)用①加快反應(yīng)速率：（形成原電池反應(yīng)，反應(yīng)速率加快）

例如，實驗室制H2時，由于鋅太純，反應(yīng)一般較慢，可加入少量CuSO4以加快反應(yīng)速率。②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Fe組成原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)而使鋼鐵遭到腐蝕

[例]

X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成原電池時，Y是電池的負極。X、Y、Z三種金屬的活動性順序為()Ａ．Ｘ＞Ｙ＞ＺＢ．Ｘ＞Ｚ＞ＹＣ．Ｙ＞Ｘ＞ＺＤ．Ｙ＞Ｚ＞ＸC因為X置換出Z,所以金屬性Ｘ＞Ｚ負極的金屬較活潑,所以Ｙ＞Ｘ③判斷金屬活動性的強弱一般說來:活潑金屬作負極,較不活潑的金屬作正極

請結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+設(shè)計成一個原電池。1、電解液：

。2、電極材料：正極

，負極

。3、電極反應(yīng)式：負極:.正極:.1、電解液：硫酸銅、氯化銅、硝酸銅等可溶性銅鹽溶液2、電極材料：負極：鐵，正極：銅、石墨或比鐵不活潑的其他金屬

Fe－2e-=Fe2+Cu2++2e-=Cu

④制作化學(xué)電源[練習(xí)]把A,B兩種不同的未知活潑性的金屬用導(dǎo)線連接后同時插入稀硫酸中,結(jié)果發(fā)現(xiàn)A金屬上有氣體產(chǎn)生,則下列說法正確的是()A.A為正極,A較活潑

B.B為負極,B較活潑

C.A上發(fā)生的是氧化反應(yīng)

D.A的質(zhì)量減小B書寫電極反應(yīng)式，注意幾點：

（1）電極反應(yīng)是一種離子反應(yīng)，遵循書寫離子反應(yīng)式的一切規(guī)則；（2）負極失電子所得氧化產(chǎn)物、正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)；(3)兩極電極反應(yīng)式中的電子得失數(shù)目（一般）保持相等。

（4）兩極反應(yīng)相加得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去負極反應(yīng)得到正極反應(yīng)、總反應(yīng)減去正極反應(yīng)得到負極反應(yīng)。

請在圖上標(biāo)出電子的流動方向和電流方向,并判斷正負極，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式.請在圖上標(biāo)出電子的流動方向和電流方向,并判斷正負極，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式.I請在圖上標(biāo)出電子的流動方向和電流方向,并判斷正負極，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式.Ie-請在圖上標(biāo)出電子的流動方向和電流方向,并判斷正負極，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式.FeFe+2H+=Fe2++H2↑2H++2e-=H2↑AgFe－2e-=Fe2+Ie-請在圖上標(biāo)出電子的流動方向和電流方向,并判斷正負極，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式.FeFe+2H+=Fe2++H2↑2H++2e-=H2↑AgFe－2e-=Fe2+Ie-e-請在圖上標(biāo)出電子的流動方向和電流方向,并判斷正負極，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式.FeFe+2H+=Fe2++H2↑2H++2e-=H2↑AgFe－2e-=Fe2+Ie-e-I請在圖上標(biāo)出電子的流動方向和電流方向,并判斷正負極，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式.ZnFeFe+2H+=Fe2++H2↑2H++2e-=H2↑AgFe－2e-=Fe2+Zn+Cu2+=Zn2++

CuCu2++2e-=CuCuZn－2e-=Zn2+Ie-e-I2.如圖所示，各燒杯中均盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為（）A.②①③④B.④③①②C.④②①③D.③②④①3：如圖裝置，電流表G發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時A極逐漸變粗，B極逐漸變細，C為電解質(zhì)溶液，則A、B、C應(yīng)是下列各組中的哪一組A、A是鋅，B是銅，C為稀H2SO4

B、A是銅，B是鋅，C為硫酸銅C、A是鐵，B是銀，C為AgNO3溶液D、