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化學(xué)能與電能
假如世界上沒有電
······
01
化學(xué)反應(yīng)與電能有什么關(guān)系呢？
如何將儲存在物質(zhì)內(nèi)部的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能呢？
我國目前電能主要來自火力發(fā)電，其次是水力發(fā)電。
問：火力發(fā)電是如何產(chǎn)生電能的？發(fā)電原理又是什么呢？
1.間接轉(zhuǎn)化——火力發(fā)電
【實驗6-3】
(1) 將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象。
(2) 用導(dǎo)線連接鋅片和銅片，觀察、比較導(dǎo)線連接前后的現(xiàn)象。
(3) 如圖6-6所示，用導(dǎo)線在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個電流表，觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)。
任務(wù)一 原電池
實驗探究把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置
實 驗 現(xiàn) 象
銅片插入稀硫酸
鋅片插入稀硫酸
鋅片和銅片上 端連接在一起 插入稀硫酸 銅片
鋅片
電流表
銅片上無氣泡
鋅片上有氣泡
銅片上有氣泡
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
鋅片逐漸溶解無氣泡
電流表的指針偏轉(zhuǎn)
（1）將銅片和鋅片分別插入稀硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象并解釋原因。 (注意兩塊金屬片不要相接觸)
（2）將銅片和鋅片用導(dǎo)線連接插入稀硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象并解釋原因。
稀H2SO4
Zn
Cu
活動一 實驗探究：原電池工作原理
【探究】 該裝置是如何將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的？
鋅片：
銅片：
Zn - 2e- = Zn2+
2H+ + 2e- = H2 ↑
導(dǎo)線：
連接鋅片與銅片，保證電子流動
電解質(zhì)溶液：
提供離子，保證離子移動，形成回路
總反應(yīng)：
Zn + 2H+ =Zn2+ + H2 ↑
電子流向：
鋅片→導(dǎo)線→銅片
電流流向：
銅片→導(dǎo)線→鋅片→溶液→銅片（循環(huán)）
e-
e-
e-
Ⅰ
2.直接轉(zhuǎn)化——原電池
（1）概念:將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。
（3）工作原理：
（2）本質(zhì)：氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個不同的區(qū)域進行。
e-
負(fù)極
正極
電解質(zhì)溶液
e－
e－
e－
I
I
I
原電池的工作原理
陰離子
陽離子
Zn－2e－＝Zn2+
氧化反應(yīng)
2H++2e－＝H2↑
還原反應(yīng)
注意：電子不下水，離子不上岸
活動二 實驗探究原電池的構(gòu)成要素
1、根據(jù)原電池原理，結(jié)合所給出的實驗用品，設(shè)計和制作簡易電池。
2、討論交流【問題與討論】，體會總結(jié)原電池的構(gòu)成要素。
小組探究實驗P37
（3）原電池構(gòu)成要素
① 原電池反應(yīng)必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。
② 具有活動性不同的兩個電極(金屬與金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬)。
③ 電解質(zhì)溶液。
④ 電解質(zhì)溶液、電極、導(dǎo)線形成閉合回路。
提煉歸納
活動三 設(shè)計原電池
(1)依據(jù):已知一個可自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng),首先將其拆分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，氧化反應(yīng)在負(fù)極發(fā)生，一般還原劑為負(fù)極材料(或在負(fù)極上被氧化)；還原反應(yīng)在正極發(fā)生，氧化劑(電解質(zhì)溶液中的陽離子)在正極上被還原。
(2)實例:以Fe+CuSO4====Cu+FeSO4為例
任務(wù)驅(qū)動:
日常生活中常用的鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)如圖,你能判斷出它的正負(fù)極并指出其工作時電子的流向嗎
任務(wù)二　化學(xué)電池
負(fù)極：鋅粉
正極：二氧化錳
電解質(zhì)：氫氧化鉀
【自主探索】
若該電池的總反應(yīng)式為Zn+2MnO2+2H2O====2MnOOH+Zn(OH)2,
則其正極反應(yīng)式是什么
提示:分析負(fù)極變化得負(fù)極反應(yīng)式為：
Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2
則總反應(yīng)方程式減去負(fù)極反應(yīng)式既得正極反應(yīng)式： MnO2+H2O+e-====MnOOH+OH-。
總反應(yīng)方程式==正極反應(yīng)式+負(fù)極反應(yīng)式
1.干電池
最早使用的化學(xué)電池是鋅錳電池,它是一種一次性電池,放完電后不能再使用。
2.充電電池
充電電池又稱_____電池,它在放電時所進行的氧化還原反應(yīng),
在充電時可以_____進行,使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。
常見的充電電池主要有:___________、_________、___________。
二次
逆向
鉛酸蓄電池
鎳氫電池
鋰離子電池
PbO2+Pb+2H2SO4====2PbSO4+2H2O
負(fù)極：Pb - 2e- + SO42- = PbSO4
正極：PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+
= PbSO4 + 2H2O
電池中含有大量的重金屬如鋅、鉛、鎘、汞、錳等。據(jù)專家測試，一節(jié)一號電池爛在地里，能使１萬平方米的土壤永久失去利用價值；一粒紐扣電池可使600噸水無法飲用，相當(dāng)于一個人一生的飲水量。
廢舊電池的回收利用
3.發(fā)展中的燃料電池
氫氧燃料電池(如圖所示)
因電解質(zhì)溶液為酸性解質(zhì)，
電池總反應(yīng)式:
2H2+O2====2H2O
負(fù)極:2H2-4e-====4H+
正極:O2+4H++4e-====2H2O　
當(dāng)電解質(zhì)溶液為KOH溶液時:
負(fù)極:2H2-4e-+4OH-====4H2O　
正極:O2+2H2O+4e-====4OH-　
電極反應(yīng)式的書寫注意事項：
1.正極反應(yīng)式+負(fù)極反應(yīng)式==總反應(yīng)方程式。
2.燃料電池的總反應(yīng)方程式一般為燃料的燃燒方程式。
3.要充分考慮電解質(zhì)溶液的酸堿性，環(huán)境不同，反應(yīng)亦不同。
課堂小結(jié)
一. 原電池
工作原理
構(gòu)成要素
概念
電解質(zhì)溶液
兩電極
自發(fā)的氧化還原反應(yīng)
閉合回路
二.常見的化學(xué)電源
一次電池
二次電池
燃料電池
【探究特訓(xùn)】
1.下列裝置能形成原電池的是 (　　)
A.①②③⑦　　　　 B.①②⑤⑥
C.①②③④ D.①②③⑥⑦
A
2.某興趣小組設(shè)計的簡易原電池裝置如圖所示。該電池工作時,下列說法正確的是 (　　)
A.鋅片作正極
B.碳棒上有氣泡產(chǎn)生
C.可將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
D.電子由碳棒經(jīng)濾紙流向鋅片
B
3.下列關(guān)于化學(xué)電池的說法不正確的是 (　　)
A.一次電池內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)無法逆向進行, 如鋅錳干電池
B.鉛酸蓄電池屬于二次電池,充電時化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
C.充電電池放電時所進行的氧化還原反應(yīng),在充電時可逆向進行
D.鋰離子電池和燃料電池都是高效、安全、環(huán)保的新型化學(xué)電池
B
4.某化學(xué)興趣小組利用反應(yīng)Zn+2FeCl3====ZnCl2+2FeCl2,設(shè)計了如圖所示的原電池裝置,下列說法正確的是 (　　)
A.Zn為負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)
B.b電極反應(yīng)式為2Fe3++2e-====2Fe2+
C.電子流動方向是a電極→FeCl3溶液→b電極
D.電池的正極材料可以選用石墨、鉑電極,也可以用銅電極
D

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