資源簡介

第六章 化學反應與能量
第一節 化學反應與能量變化 課時2
直接？
1、煤炭是非可再生資源，會造成能源危機
2、煤炭燃燒會產生污染性氣體
3、經多次轉換，能量損耗大，燃料的利用率低
1.知道原電池的裝置特點和原理。
2.學會簡易電池的設計與制作思路。
(2)燃燒的本質是氧化還原反應，而氧化還原反應的本質是電子轉移。
化學能
（燃料）
熱能
機械能
電能
燃燒
蒸汽
發電機
（蒸汽輪機）
(1)能量轉換
知識點一：原電池
化學能 　　 電能
直接
1.化學能與電能的轉化裝置
電池
減少中間環節能損，高效、清潔利用燃料，不浪費能源，更方便
存在氧化還原反應嗎？
氧化還原反應的能量
電能
直接轉化
設計一種裝置，使反應中的電子轉移在一定條件下形成電流
化學電池
【實驗6-3】
(1)分別將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現象。
(2)用導線連接鋅片和銅片，觀察、比較導線連接前后的現象。
(3) 用導線在鋅片和銅片之間串聯一個電流表，觀察電流表的指針是否偏轉。
【第一步】
稀H2SO4
Zn
Cu
實驗現象
離子方程式
思考問題
尋找答案
你對問題
2的想法
鋅表面有氣泡產生，銅表面無明顯現象
Zn +2H+ = Zn 2+ +H2↑
1.反應中，哪種物質失電子，哪種物質得電子？
2.什么方法可使Zn與H+分開，不讓H+直接在Zn表面得電子？
用導線將鋅表面的電子引出來
【第二步】
稀H2SO4
實驗現象
離子方程式
思考問題
尋找答案
組內交流
列出想法
大量氣泡從銅片逸出，鋅片部分溶解
Zn +2H+ = Zn 2+ +H2↑
1.銅片上為什么會有氣泡冒出，H+得到的電子是Cu失去的嗎？
2.在這個過程中Cu起什么作用？
3.怎樣才能知道導線中有電子通過？
Cu起傳導電子的作用。
可用電流表（燈泡）測電流及方向。
Zn
Cu
【第三步】
稀H2SO4
實驗現象
解釋現象
思考問題
尋找答案
組內交流
列出想法
鋅表面無氣泡，銅表面有氣泡，電流表發生偏轉。
1.電子從Zn到H+經歷了哪些途徑？
2.你認為這個過程能量是如何轉化的？
化學能直接轉化為電能
電子由Zn→導線→銅片→H+ 定向移動產生電流，故電流表的指針發生偏轉
Zn
Cu
A
【實驗現象】銅片上有氣泡產生，鋅片不斷溶解，電流表的指針發生偏轉。
【實驗結論】導線中有電流通過（產生電能）
稀H2SO4
Zn
Cu
A
【離子反應式】
Zn+2H+=Zn2++H2↑
【能量轉換形式】
化學能 電能
2.原電池
(1)定義：將化學能轉變成電能的裝置叫做原電池。
電流方向
正極→負極
稀硫酸
Cu
Zn
A
-
+
電流與電子移動的方向相反
e-→e-→e-→e-
(2)正負極：
負極：
電子流進（或電流流出）的一極
正極：
電子流出（或電流流進）的一極
稀硫酸
Cu
Zn
A
-
+
e-→e-→e-→e-
2.工作原理
負極
氧化反應
Zn－2e-=Zn2+
正極
還原反應
2H++2e-=H2↑
原電池總反應式：
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
【原電池原理】負極發生氧化反應，正極發生還原反應，電子從負極經外電路流向正極，從而產生電流，使化學能轉變成電能。
原電池反應的本質是：氧化還原反應。
較活潑金屬
較不活潑金屬
負 極
正 極
發生氧化反應
發生還原反應
e-
電流
電子流出，電流流入
電子流入，電流流出
這樣整個電路構成了閉合回路，帶電粒子的定向移動產生電流
電子(電流)流動方向：
電解質溶液中離子的移動方向：
陰離子向負極移動，陽離子向正極移動。
“負極出電子，電子回正極”
3.構成原電池的條件
【探究】構成原電池的條件
稀H2SO4
Zn
Zn
稀H2SO4
Cu
Cu
稀H2SO4
Zn
C
形成條件一：通常用活潑性不同的兩種材料作電極
負極：較活潑的金屬
正極：較不活潑的金屬或非金屬（如石墨等）
×
×
√
稀鹽酸
Zn
Cu
酒精
Zn
Cu
形成條件二：
兩極之間填充電解質溶液；
√
×
稀鹽酸
Zn
Cu
Zn
Cu
稀鹽酸
稀鹽酸
√
×
形成條件三：
必須形成閉合回路
稀H2SO4
Cu
C
×
形成條件四：
必須存在自發的氧化還原反應
【構成原電池的條件】
(1) 有自發進行的氧化還原反應（化學能）→關鍵
(2) 有活性不同的兩極
(3) 有電解質溶液（內電路）
(4) 電極、電解質溶液必形成閉合回路
Zn
Cu
稀硫酸
Zn
Fe
A
稀硫酸
C
Zn
Fe
C
A
稀硫酸
A
稀硫酸
A
-
+
-
+
-
+
-
+
【練習】
①判斷下列原電池的正負極
②下列哪個裝置能構成原電池
√
×
H2SO4 (aq)
CuSO4 (aq)
Zn
Cu
負極( ): .
正極( ): .
總反應式: .
負極( ): .
正極( ): .
總反應式: .
請在圖上標出電子的流動方向和電流方向，并判斷正負極，寫出電極反應式和總反應式。
Ag
Fe
I
e-
e-
I
Fe
Ag
Fe－2e - = Fe2+
2H++2e - = H2↑
Fe+2H+ = Fe2+ +H2↑
Zn
Cu
Zn－2e - = Zn2+
Cu2+ +2e - = Cu
Zn+Cu2+ = Zn2 ++ Cu
不活潑金屬或非金屬導體
活潑金屬
電子流入
電子流出
還原反應
氧化反應
電極增重或產生氣體
電極減輕
溶液中離子流向
陽離子流向正極
陰離子
流向負極
【如何判斷原電池的正負極】
4.原電池的種類
正極
負極
電解質溶液
①鋅錳干電池
電子由鋅筒（負極）流向石墨棒（正極），鋅逐漸被消耗，二氧化錳不斷被還原，屬于一次電池。
②二次電池
放電：化學能轉化為電能
充電：電能轉化為化學能
鉛酸蓄電池
鎳氫電池
鋰電子電池
【探究】簡易電池的設計與制作
【目的】根據原電池原理，設計和制作簡易電池，體會原電池的構成要素。
【用品】水果（蘋果、柑橘或檸檬等），食鹽水，濾紙，銅片、鐵片、鋁片等金屬片，石墨棒，導線，，電流表。
【實驗】
（1）水果電池
（2）簡易電池
練一練
稀硫酸
Ag
Cu
A
稀硫酸
Zn
Cu
稀硫酸
Zn
Fe
1.判斷下列裝置哪些能夠構成原電池
√
×
√
√
√
×
2.如圖所示電流表的指針發生偏轉，同時A極的質量減小，B極上有氣泡產生，C為電解質溶液，下列說法錯誤的是（　　）
A. B極為原電池的正極
B. A、B、C分別為Zn、Cu和稀鹽酸
C. C中陽離子向A極移動
D. A極發生氧化反應
C
3.某小組同學用如圖所示裝置探究金屬鋅與稀硫酸的反應，實驗發現A中溶液溫度升高，B中電流計指針發生偏轉。
（1）A中反應的離子方程式為 。
（2）B中Cu板上的現象是 有大量氣泡產生，電極反應式為 。
（3）從能量轉化的角度看，A、B中反應物的總能量 （填“大于”“小于”或“等于”）生成物總能量。A中化學能轉變為 ，B中將化學能主要轉變為 。
Zn+2H+=Zn2++H2↑
2H++2e-=H2↑
大于
熱能
電能
氧化反應
Zn-2e=Zn2+
銅鋅原電池
電解質溶液
失e，沿導線傳遞，有電流產生
還原反應
2H++2e- =H2↑
陰離子
陽離子
總反應：
負極
正極
2H++2e- =H2↑
Zn-2e- =Zn2+
Zn+2H+=Zn2++H2↑
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
(離子方程式）
（化學方程式）
電極反應
正極：
負極：
（氧化反應）
（還原反應）
陽離子

展開更多......

收起↑