第二节化学能与电能

第二节化学能与电能
一、化学能与电能的相互转化
［讲］火力发电的本质是将化学能转化为热能，再通过一系列能量转换环节才能转化为电能。

那么，要使氧化还原反应开释的能量不通过热能而直截了当转化为电能，所要解决的第一个咨询题是什么？
［讲］我们差不多学习了有关金属的一些知识，了解了锌和铜的性质。

锌是比较爽朗的金属，能溶于稀硫酸，铜是不爽朗金属，不溶于稀硫酸。

假如我们把锌片和铜片连接在一起，同时放到稀硫酸中，会发生什么现象呢？下面我们做那个实验。

［探究实验］实验2-4
实验1：铜片和锌片平行插入，且不接触
实验现象锌表面有气泡产生，铜表面无明显现象
离子方程式Zn +2H＋= Zn 2+ +H2↑
摸索咨询题 1.反应中，哪种物质失电子，哪种物质得电子？
2.Zn是通过什么途径将电子转移给溶液中H+的？
3.什么方法可使Zn与H＋分开，不让H＋直截了当在Zn
表
面得电子？
结论用导线将锌表面的电子引出来
［讲］假设将氧化反应和还原反应分开在两个不同区域进行，那么，如何样架设桥梁使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域，同时形成电流？
实验2：铜片和锌片平行插入，用导线连接
实验现象大量气泡从铜片逸出，锌片部分溶解
离子方程式Zn +2H＋= Zn 2+ +H2↑
摸索咨询题 1.H+得到的电子是Cu失去的吗？
2.在那个过程中Cu起什么作用？
3.你如何样才能明白导线中有电子通过？
结论Cu起传导电子的作用。

可用电流表测电流及方向。

［讲］如何样明白所架设的桥梁中有电子通过，如何从电学角度考虑仪器的选择和组装咨询题？
实验3：铜片和锌片平行插入，用导线连接，并在导线间连接电流表
实验现象锌表面无气泡，铜表面有气泡，电流表发生偏转。

现象讲明
电子由Zn导线铜片H＋定向移动产生电
流，故电流表指针发生了偏转。

摸索咨询题 1.电子从Zn到H+经历了哪些途径？
H 2SO 4 (aq)
CuSO 4 (aq)
Zn
Cu
负极( ):
.正极( ):
.总反应式:.负极( ):
.正极( ):
.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.
Ag
Fe
Zn Zn －2e -= Zn 2+Cu Cu 2++2e -= Cu Zn+Cu 2+= Zn 2 ++Cu Fe Fe －2e -= Fe 2+Ag 2H ++2e -= H 2↑Fe+2H += Fe 2+ +H 2↑I
e -e -
I
［讲］通过以上的讨论，我们也能够抽象出原电池化学反应的本质是较爽朗的金属发生氧化反应，电子从较爽朗的金属〔负极〕通过外电路流向较不爽朗的金属〔正极〕
［板书］2、原电池反应的本质：氧化还原反应且是能自发进行的反应〔一样是放热的〕
［讲］上面，我们通过实验探究了解了原电池的工作原理，初步形成原电池的概念，那么，原电池是由哪些部分组成的？也即原电池的构成条件是什么？ ［科学探究］
探究目标：依照已有的氧化还原反应知识和电学知识，利用提供的实验用
C ．c > a > b .> d
D ．b > d > c > a 题型4 原电池的构成条件
5.一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu 2+=Zn 2+ +Cu,该反应的的原电池正
确组合是〔 〕
题型5 原电池电极反应的书写
5.一个电池反应的离子方程式是Zn+Cu 2+=Zn 2++Cu,该反应的的原电池正确组合是（）C HCl
CuSO 4
H 2SO 4CuCl 2
电解质溶液
Zn Zn
Zn
Cu 负极Fe Cu Cu Zn 正极D C B A
6、科学工作者为心脏病人设计的心脏起搏器的电池是以Pt 和材料，依靠人体内液体中含有一定浓度的溶解氧、H +和Zn 2+进行工作，答以下咨询题
〔1〕负极材料是______ 电极反应式是____________________ 〔2〕正极材料是______ 电极反应式是___________________ ［课后作业］案例分析：在伦敦的上流社会，有一位贵族夫人格林太太，幼年时因蛀牙补过一颗不锈钢的假牙。

不料后来，她又因为车祸掉了一颗牙，为了显示其富有，她装了一颗黄金假牙。

自此以后，她就经常显现头痛、失眠心情烦燥等症状。

更惊奇的是，众多的医学家为她检查后，都找
教案
蓄电池充电和放电的总化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H
2
O (2)镍氢电池
负极：H
2 +2OH——2e—= 2H
2
O
正极：2NiO(OH) +2H
2O +2e— = 2Ni(OH)
2
+2OH—
放电总反应式：H
2 + 2NiO(OH) = 2Ni(OH)
2
〔3〕碱性蓄电池
○1银锌电池：负极：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H
2O 正极：Ag
2
O+H
2
O+2e-=2Ag+2OH-
银锌电池充电和放电的总化学方程式为：Zn+Ag2O+H2O 2Ag+Zn(OH)2○2镉镍电池：
负极：Cd＋2OH－-2e－=Cd〔OH〕
2 正极：2NiO〔OH〕+2e－+2H
2
O=2Ni〔OH〕
2
+2OH
－
镉镍电池充电和放电的总化学方程式为：
2NiO〔OH〕＋Cd＋2H
2O2Ni〔OH〕
2
＋Cd〔OH〕
2
(4) 锂电池
负极：Li - e- = Li+ 正极：MnO
2 + e- = MnO
2
-
总反应式：Li + MnO
2 = LiMnO
2
3．燃料电池(fuel cell) (1) 氢氧燃料电池
〔碱性〕电极反应：负极：2H
2+4OH——2e—=4H
2
O
正极：O
2+2H
2
O+2e—=4OH—
电池的总反应为：2H
2 + O
2
= 2H
2
O
假设电解质溶液为稀H
2SO
4
负极：2H
2—4e—=4H+正极：O
2
+ 4H+ + 4e—= 2H
2
O
放电总反应式： 2H
2 + O
2
= 2H
2
O
(2) 甲烷氧气燃料电池
负极：CH
4+10OH—-8e－=CO
3
2－+7H
2
O 正极：2O
2
+4H
2
O+8e－=8OH－
电池的总反应式为：CH
4+2O
2
+2KOH=K
2
CO
3
+3H
2
O
教学过程
教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动
［知识回忆］1、原电池的原理
2、简单的原电池的正负极和电子流向如何？
正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O
蓄电池充电和放电的总化学方程式为：
Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H
2
O
[讲]当放电进行到硫酸的浓度降低，溶液的密度达到1.18g/cm3时应停止使用，需充电，充电时起电解池的作用。

［摸索与交流］铅蓄电池在放电前后电解质溶液和电极分不有哪些变化？这对电池的连续工作会带来哪些阻碍？
电解质溶液的浓度有所下降，同时电极上都附着一层难溶物PbSO4使电池的电压降低，电压不稳固，欲使其复原，就要对其进行充电
[板书](2)镍氢电池
负极：H
2 +2OH——2e—= 2H
2
O
正极：2NiO(OH) +2H
2O +2e— = 2Ni(OH)
2
+2OH—
放电总反应式：H
2 + 2NiO(OH) = 2Ni(OH)
2
[讲]1970-1975开发了先进的银锌、镍镉电池技术。

1975-1983美国海军生产潜水艇用银锌电池。

1979-1987美国国家能源部进展电动车用的镍锌电池。

1998-1992美国海军进展世界上最大的镍镉电池用于核潜水
[板书]〔3〕碱性蓄电池
○1银锌电池：负极：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H
2
O
正极：Ag
2O+H
2
O+2e-=2Ag+2OH-
银锌电池充电和放电的总化学方程式为：
Zn+Ag2O+H2O 2Ag+Zn(OH)2
[讲]正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。

[板书] ○2镉镍电池：
负极：Cd＋2OH－-2e－=Cd〔OH〕
2
正极：2NiO〔OH〕+2e－+2H
2O=2Ni〔OH〕
2
+2OH－
镉镍电池充电和放电的总化学方程式为：
2NiO〔OH〕＋Cd＋2H
2O2Ni〔OH〕
2
＋Cd〔OH〕
2
[讲]负极材料：Cd，正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液。

镍镉电池寿命较蓄电池长，但镉是致癌物，镍镉污染环境。

[讲]还有一种广泛用于笔记本电脑、移动电话、摄像机的锂离子电池，其。