資源簡介

(共17張PPT)
化學反應與能量變化
化學能
燃料燃燒
熱 能
蒸汽輪機
發電機
機械能
電能
直 接？
火力發電
1.使用的化石燃料屬于不可再生能源;
2.化石燃料的燃燒會產生大量有害氣體;
3.能量經過多次轉化，利用率低.
火力發電弊端
【思考】如何提高能量利用率呢？
化學能
燃料
燃燒
熱能
蒸汽
輪機
機械能
發電機
電能
直接？
火力發電過程中，化學能經過一系列能量轉化過程，間接轉化為電能。其中，燃燒（氧化還原反應）是關鍵。
【回顧】氧化還原反應的本質是__________.
電子轉移
【思考】若能設計一種裝置使電子持續地定向流動起來，
結果會___________.
形成電流
【目標】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，讓氧化還原反應釋放的能量直接轉化為電能。
【環節一】通過實驗感受氧化還原反應的電子轉移
實驗步驟 實驗操作 實驗現象 原因解釋
步驟1: 將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中 Zn片：_____ Cu片：_____ 溶液：_____ 離子方程式：
___________
Cu片表面無明
顯現象的原因：
__________
實驗步驟 實驗操作 實驗現象 原因解釋
步驟1: 將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中 Zn片：__________ _______________ Cu片：__________ 溶液：__________ 鋅片反應的離子方程式：
_________________
Cu片表面無明顯現象的原因：
__________________________________________________________________________________
鋅片溶解，
表面產生大量氣泡
無明顯現象
Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑
銅排在金屬活動性順序表氫的后面，不能從酸溶液中置換出氫氣。
顏色無變化
【環節一】通過實驗感受氧化還原反應的電子轉移
實驗步驟 實驗操作 實驗現象 原因解釋
步驟2: 用導線連接 鋅片和銅片 Zn片：____ Cu片：____ 溶液：____ Cu片表面產生
氣泡的原因：
___________
【環節一】通過實驗感受氧化還原反應的電子轉移
實驗步驟 實驗操作 實驗現象 原因解釋
步驟2: 用導線連接鋅片和銅片 Zn片：__________ Cu片：___________ 溶液：_________ Cu片表面產生氣泡的原因：
_____________________________________________________________________
_______________________
逐漸溶解
表面產生氣泡
鋅片失去電子，電子通過導線流向Cu片，溶液中的H+從Cu片上得到電子被還原，
以H2的形式在銅片上逸出。
【思考】銅片表面產生無色氣泡這能否認為Cu與稀硫酸反應生成了H2？
不可能，首先銅在金屬活動性順序表氫的后面，不可能與酸反應生成H2；
其次，若銅片反應，則 Cu 片會溶解，同時溶液會變藍色，與事實不符。
顏色無變化
？
【環節二】通過實驗證明氧化還原反應中的電子轉移
實驗步驟 實驗操作 實驗現象 原因解釋
步驟3: 用導線在鋅片和銅片之間串聯個電流表 Zn片：______ Cu片：______ 電流表：_____ 電流表指針發
生偏轉說明：
___________
實驗步驟 實驗操作 實驗現象 原因解釋
步驟3: 用導線在鋅片和銅片之間串聯個電流表 電流表： ________________
指針發生偏轉
2. 原電池的反應本質是氧化反應和還原反應分別在兩個不同的區域進行。
1. 原電池定義：
將化學能轉化為電能的裝置。
在原電池中，電子流出的一極是____極；電子流入的一極是_____極。
負
正
電流表指針發生偏轉說明______________
_______________
【環節二】通過實驗證明氧化還原反應中的電子轉移
反應過程中有電
流產生
【思考】通過宏觀的實驗現象證明了電流的產生，那么微觀的反應是如何進行的呢？
H+
Zn2+
H+
Zn2+
e-
e-
e-
e-
Cu
Zn
H+
H+
H2
H2
H+
H+
Zn失去電子
e-從鋅極流出
e-經導線
e-流入銅極
H+在Cu上得e-
Zn-2e-=Zn2+
2H+ +2e-=H2
【環節三】原電池的工作原理
氧化反應
還原反應
總反應：Zn+2H+ = Zn2++H2 ↑
電子移動方向：
電流移動方向：
離子移動方向：
負極→導線→正極
正極→導線→負極
陽離子→正極
陰離子→負極
A
外電路
內電路
【思考】為什么導線連接后電子會從Zn片轉移到Cu片上？
河水流動→動能：
動能來自勢能轉化（高處→低處）
電子流動→動能：
動能來自電子的勢能轉化
（活潑金屬→相對不活潑金屬）
電子轉移規律：
1.電子勢能：Zn＞H2＞Cu，電子從高勢能向低勢能移動。
2.金屬活潑性差異越大，電子勢能差越大（此時電壓
越大），電子轉移趨勢越大。
【環節三】原電池的工作原理
【思考】銅鋅原電池各部分的作用是什么？
Zn—
Cu—
稀硫酸—
導線—
電流表—
負極電極，提供電子
正極電極，導電但比Zn活潑性差
提供得電子和定向移動的離子
連接正負極，傳遞電子
檢測電流
【思考】要構成一個原電池，以上裝置的
各個組成部分是否唯一不可替代呢？
(1)只改變Zn片,還可選擇_____________；
(2)只改變Cu片,還可選擇___________________；
(3)只改變稀H2SO4,還可選擇____________________。
Mg、Al、Fe等
Sn、Ag、石墨等
稀鹽酸、CuSO4溶液等
【思考】下面的裝置是否可以構成原電池？
①
②
③
④
不可以
不可以
不可以
可以
【環節四】總結構成原電池的條件
①電極：具有 的兩個電極；
②溶液：兩電極均插入 溶液中；
③導線：兩極用導線相連，形成_________；
④反應：自發的 反應。
活動性不同
電解質
氧化還原
閉合回路
【學以致用】Cu-Zn原電池能給手機充電嗎？
【信息】Cu-Zn原電池電壓1.2V，手機充電器必須達到4.2V以上才能給手機充電。
【思考】如何增大原電池的電壓？
方案一、把幾個原電池裝置串聯起來。
方案二、通過更換電極來增大電壓：
銅鋅原電池的弊端：
電壓小、電流不穩定、攜帶不便等。
電子勢能差越大，電壓越大，故Zn電極換成
Mg電極，Cu電極換成石墨可以增大電壓。
常見的電池 鋅錳干電池 鉛酸蓄電池
圖 例
分 類
優 點
缺 點
使用方便
不可重復使用
可反復使用
會污染環境
【環節五】化學電池
科學技術的進步加速了電池技術的發展，鋅錳干電池、鉛酸蓄電池等傳統電池的性能有了明顯提高。
一次電池
二次電池
新型化學電池 鋰離子電池 燃料電池
圖 例
優 點 所有電池改進的核心是圍繞如何讓電子“更多、更久、更好”地轉移，從而造福我們偉大的人類。
【環節五】化學電池
高效、安全、環保
同學們，再見

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