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第6章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
第2课时 化学反应与电能
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我们日常使用的电能主要来自火力发电。火力发电是通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应,使化学能转化为热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,带动发电机发电。火力发电过程中,化学能经过一系列能量转化过程,间接转化为电能,其中,燃烧(氧化 还原反应)是关键。火力发电过程中能量的转化如下:
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[播放视频]“火力发电”。
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我国以火力发电为主,其优缺点有哪些
优点:我国煤炭资源丰富;电能清洁安全、快捷方便。
缺点:煤炭是不可再生能源,会造成能源危机;煤炭燃烧会产生大量温室气体及污染性气体,可能导致酸雨和温室效应;能量经多次转换,损耗大,燃料的利用率低。
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那么能否把化学能直接转化为电能呢
一、原电池的工作原理
[演示实验]Cu Zn原电池实验
1.实验步骤:
(1)将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中,观察现象。
(2)用导线连接锌片和铜片,观察、比较导线连接前后的现象。
(3)用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表,观察电流表的指针是否偏转。
一、原电池的工作原理
[演示实验]Cu Zn原电池实验
2.实验现象:
(1)当锌片与铜片插入稀硫酸时,锌片表面气泡产生,铜片表面无气泡产生。
(2)用导线将锌片和铜片相连后,锌片逐渐溶解,铜片上有气泡产生。
(3)串联电流表后,电流表指针发生偏转(说明导线中有电流通过)。
一、原电池的工作原理
[演示实验]Cu Zn原电池实验
3.实验分析:
(1)当插入稀硫酸的锌片和铜片用导线连接时,由于Zn比 Cu活泼,与稀硫酸作用容易失去电子,被氧化成Zn2+而进入溶液。
(2)电子由Zn片通过导线流向Cu片,溶液中的 H+ 从Cu片上获得电子,被还原成氢原子,氢原子结合成氢分子从Cu片上放出。
锌片:Zn 2e Zn2+ (氧化反应)
铜片:2H+ +2e H2↑(还原反应)
一、原电池的工作原理
[演示实验]Cu Zn原电池实验
4.实验结论:
导线连接锌片和铜片后,气泡在铜片上产生,导线中有电流通过,整个过程中化学能转化为电能。
一、原电池的工作原理
原电池:
(1)原电池的概念:将化学能转化为电能的装置。
(2)原电池的本质:发生氧化还原反应。
(3)原电池的原理:原电池使氧化反应、还原反应分别在两个不同区域进行,使氧化还原反应中转移的电子通过导体发生定向移动,形成电流,实现化学能向电能的转化。
一、原电池的工作原理
原电池:
(4)原电池的电极反应:
负极:电子流出的一极,发生氧化反应。
正极:电子流入的一极,发生还原反应。
(5)原电池中电子、离子流向:
电极和导线中的导电微粒是电子,电子从负极流出,经导线流向正极。阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。
二、原电池的构成条件
[问题思考]1.图1装置中的铜起什么作用 能否用其他物质代替
2.图2装置中将锌片换成铜,能形成原电池吗
3.图2装置中用酒精代替稀硫酸能形成原电池吗
1.铜作导体。能用石墨、较不活泼的金属等物质代替铜。
2.不能,无自发进行的氧化还原反应。
3.不能,酒精是非电解质,不导电。
二、原电池的构成条件
原电池的构成条件:
二、原电池的构成条件
小试牛刀 1.正误判断。
(1)火力发电过程中,机械能转化为电能是整个能量转化的关键。( )
(2)原电池的电极材料必须是金属。( )
(3)原电池工作时,正极与负极转移电子数相同。( )
(4)在锌铜原电池中,电子由锌通过导线流向铜,再由铜通过电解质溶
液流回锌。( )
(5)原电池中,阳离子向正极移动。( )
×
×
√
×
√
二、原电池的构成条件
2.根据原电池原理,结合装置图,按要求解答问题:
(1)若X为Zn,Y为硫酸铜溶液,则X为 (填电极名称)______,
判断依据是_____________________________________ ;
铜电极的名称是_______,溶液中的 Cu2+ 移向_________ (填“Cu”或
“X”)电极。
负极
锌的活泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强)
正极
Cu
二、原电池的构成条件
2.根据原电池原理,结合装置图,按要求解答问题:
(2)若X为银,Y为硝酸银溶液,则X为________(填电极名称),
判断依据是______________________________________;
铜电极的名称是_________,溶液中的 Ag+移向
_______(填“Cu”或 “X”)电极。X电极上的电极
反应式为__________________。
正极
铜的活泼性比银强(或Cu的还原性比Ag强)
负极
X
Ag+ +e Ag
二、原电池的构成条件
【归纳总结】原电池正、负极的判断方法:
三、原电池工作原理的应用
原电池的应用:
1.加快氧化还原反应的进行。在原电池中,氧化反应和还原反应分别在两极进行,溶液中粒子运动相互间的干扰减小,使反应加快。
2.比较金属的活动性。一般地,若两种金属 A、B与电解质溶液构成原电池,若金属 A作负极,则金属活动性:A>B。
3.设计原电池。一般氧化还原反应中的还原剂作负极,氧化剂作电解质溶液,比负极活动性弱的金属或石墨等能导电的非金属作正极。
三、原电池工作原理的应用
小试牛刀 1.正误判断。
(1)原电池中,负极材料的活动性一定强于正极材料的活动性。( )
(2)只要是自发、放热的化学反应就可以设计为原电池。( )
(3)原电池的负极上一定发生氧化反应,故负极本身质量一定减轻。( )
(4)向Zn和稀 H2SO4反应的溶液中滴加几滴CuSO4溶液,产生气泡的速
率加快,是因为构成了原电池。( )
(5)原电池中正极材料必须与电解质溶液中的某种离子反应。( )
×
×
×
√
×
三、原电池工作原理的应用
2.现有如下两个反应:
A:H2SO4+2KOH K2SO4+2H2O
B:Cu+2FeCl3 CuCl2+2FeCl2
(1)上述两反应中,_______(填序号)反应能设计成原电池,其原因是
________________________________________________________
_______________。
B
反应A为非氧化还原反应,没有电子转移;反应B为氧化还原反
应,有电子转移
三、原电池工作原理的应用
2.现有如下两个反应:
A:H2SO4+2KOH K2SO4+2H2O
B:Cu+2FeCl3 CuCl2+2FeCl2
(2)将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。
①写出电极反应式及反应类型:
负极:___________________, ___________。
正极:___________________, ___________。
Cu 2e Cu2+
氧化反应
2Fe3+ +2e 2Fe2+
还原反应
三、原电池工作原理的应用
2.现有如下两个反应:
A:H2SO4+2KOH K2SO4+2H2O
B:Cu+2FeCl3 CuCl2+2FeCl2
(2)将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。
②画出装置图并标明电极材料、电解质溶液和电子流向。
③若导线上通过 2 mol 电子,则负极质量减轻_______g。
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总结
课堂练习
1.某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。 该电池工作时,
下列说法正确的是 ( )
A.锌片作正极
B.铜片上有气泡产生
C.将电能转化为化学能
D.电子由铜片经导线流向锌片
B
课堂练习
2.如图所示原电池装置中,溶液为稀硫酸,电子流向如图所示。
下列说法正确的是( )
A.电子流动方向为:X电极→导线→Y 电极→溶 液→X电极
B.X 电极上发生氧化反应,Y 电极上发生还原 反应
C.若两电极分别为Zn和石墨棒,则 X为石墨棒, Y为Zn
D.氢气产生在X电极上,SO42 移向 Y电极
B
课堂练习
3. 铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜
板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式:
________________________。
(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请在方框内画出原电池的装
置图,标出正、负极,并写出电极反应式。
2Fe3++Cu 2Fe2+ +Cu2+
正极反应式:__________________
负极反应式:__________________
2Fe3+ +2e 2Fe2+
Cu 2e Cu2+
谢谢！

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