化学能与电能(第一课时)

化学能
电能
思考：
1.电子的定向移动形成电流，我们能否在 氧化剂与还原剂之间架设桥梁，将电子移 动过程中产生的电流利用起来？
2.若要实现上述想法，你能否用铜片、锌片、 稀硫酸、电流表等设计一个看能否产生电流的 装置，画出其装置图，并通过实验验证。
①
Zn
Cu
②
Zn
Cu
稀硫酸
稀硫酸
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①：锌片上有气泡；铜片上没有气泡
• 通常的氧化还原反应，它的得失电子是直接交换的形 式，电流不表现出来。
2、原电池装置为何可以产生电流？ • 当使用电极，导线后，氧化反应和还原反应被分开，
得失电子的过程和电子的转移就表现出来了，因而得 到了电流。
3.原电池的工作原理(以Zn|H2SO4 |Cu原电池为例) ：
得2e- 还原反应
原电池反应: 2H+
总反应式：2H+ +Zn = H2↑ +
形Z成n条2+ 件四： 能自发发生的氧化还原反应
4、构成原电池的条件
①有两种活动性不同的金属（或一种是非 金属导体。如：石墨）作电极
构成条件 ②有电解质溶液；
③电极间构成闭合电路；
④负极能与电解质自发进行的氧化还原反应
即：两极一液一连环，负极氧化正极还
注意:没有氧化还原反应,就不可能有原电池,换句话说, 氧化还原反应, 可以设计成原电池
Zn
处方你开好了吗？
由于金与铁（钢的主要成分）是活 动性不同的良种金属，唾液中含有 电解质，故构成原电池，产生了微 小的电流，使得格林太太头疼，因 此必须换掉其中的一个颗牙
正极：较不活泼的金属、石墨等
实验探究形成原电池的条件
（可以）
（不可以）
形成条件二： 电极需插进电解质 溶液中
实验探究形成原电池的条件
（不可以） 形成条件三：必须形成闭合回路
正极（Cu片）:2H+ + 2e- = H2↑ 还原反应
试
负极（ Zn片）：Zn- 2e- = Zn2+
一
氧化反应
试
将两电极反应式相加可得到?
一、化学能与电能的相互转化
2001年我国发电总量构成
利用煤、石油、天然 气等自然界蕴藏极为 丰富的化石燃料来发
电称为火力发电。
1990-2005年全国火力发电量占全国发电总量比重变化
估计在2050年火电仍居首位
1、火力发电的原理分析
化学能 燃烧 热能 蒸汽 机械能 发电机 电能
火力发电的优点与缺点：
新课标人教版化学必修Ⅱ
第二章 第二节化学能与电能
有些人把能源分为一次能源和二次能 源，请问下列能源属于那一类呢？
水能
风能
石油
电能
原煤
天然气 蒸汽
一次能源：直接从自然界取得的能源， 例如流水、风力、原煤、石油、天然 气、天然铀矿等。
二次能源：一次能源经过加工、转换得 到的能源，例如电力、蒸汽等。
电能是现代社会中应用最广 泛、使用最方便、污染最小的一 种二次能源，又称为电力。
正极
+
Zn = H2↑ + Zn2+ 负极失2e- 氧化反应
e-
Zn-2e=Zn2+
氧化反应
e-
Zn Cu
e-
现象:锌片逐渐
(负) (正)
外电路
2还H原++反2溶大应e-解量=H;气铜2↑泡片产上生有
外电路：
负极
氧化反应
电子流向 电流流向
SO42- H+
稀硫酸
正极
还原反应
内电路
内电路：
阴离子向负极移 动,阳离子向正极 移动
[结论]工作原理:在两电极分别发生氧化还原反应，将化学 能转变为电能.
讨论：
通过刚才的实验我们可以体会到,化学 能在原电池装置中可以直接转化为电能, 那么,符合什么条件的装置才能构成原 电池呢?
实验探究形成原电池的条件
（可以）
（可以）
（可以）
形成条件一：活泼性不同的 两个电极
（不可以） 负极：较活泼的金属
②：铜片上有气泡 ；锌片溶解；电流 表指针发生偏转
思考
1、铜片上为什么有气泡？
溶液中H+在铜片上得到电子，生成H2，因而有气泡
2、Zn片的质量有无变化？溶液中[H+] 如 何变化？
Zn片的质量减小，溶液中的 [H+] 也在减小
3、写出Zn片和Cu片上变化的离子方程式
Zn片上：Zn-2e-=Zn2+ 氧化反应 Cu片上：2H++2e-=H2↑ 还原反应
4、电流表为什么会发生偏转？
பைடு நூலகம்因为有电流通过
？ 电子从何而来
有电子的定向移动 Zn失去电子经导线传给Cu
5、从能量变化的角度分析这是什么装置？
化学能转变成电能的原电池装置
一、原电池 1.原电池的概念:把化学能转化为 电能的装置。
普 通 干 电 池
纽 扣 电 池
蓄 电 池
2、本质：氧化还原反应
思考
1、为何以前所学的氧化还原反应不会产生电流？
练习：
下列各装置能否形成原电池反应？
Cu
Cu
Zn
Cu
Zn Cu
Cu
Ag
X H2SO4
√H2SO4
酒X精
√AgNO3
Cu
Zn
Cu
Zn
Cu Zn
X
CuSO4 ZnSO4
√ CuSO4 ZnSO4
√ H2SO4
有下列材料：Al片（2片）、Cu片（2 片）、导线、水果 （西红柿、苹果等 ）、电流计，请设计一个装置使电流 计指针发生偏转，并画出设计草图。
优点：1、我国煤炭资源丰富廉价方便
2、电能清洁安全，又快捷方便，节省时间
缺点：1、排出大量温室效应气体（CO2） 和废气（SO2），能导致酸雨
2、产生废渣（有毒金属和致癌化合物）、废液
3、能量转化效率低，储量有限。 火力发电要经过一系列能量转换才能
将化学能转换为电能，能否发明一种装置
将化学能直接转化为电能呢？