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第六章 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
学生平板电脑以强大的人机互动模式、多媒体
化的学习方式，兼具便携性与实用性于一身，无可
争议地终结了传统教育电子产品时代，教育电子产
品进入以平板电脑为硬件载体的第五代发展时期。
这些电子产品都配有电池，可以不需要外接电源。一块电池用完时可以换另外一块电池，电量用完的电池可以再次充电，反复利用。
你知道这种电池的工作原理吗？
1.了解常见的化学能与电能的转化方式。
2.理解原电池原理及其形成条件。
3.了解几种常见原电池的结构。
4.会书写简单的电极反应式。
1.能从宏观和微观相结合的视角分析原电池的组成和工作原理。（宏观辨识与微观探析）
2.能从原电池的问题和假设出发，依据探究目的，设计探究方案，运用化学实验进行实验探究。（科学探究与创新意识）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
进
走
课
堂
火力发电原理及过程
化学能 热能 机械能 电能
燃烧
蒸汽机
发电机
化学能转化为电能
【思考】我国若大力发展火力发电存在哪些利弊呢？
能否找到一种装置将化学能直接转化为电能呢？
优点：煤炭我国资源丰富，廉价方便；电能清洁安全，又快捷方便。
缺点：化石燃料属于不可再生资源；产生大量温室气体；废气可能导致酸雨；废料、废水任意排放造成污染；能量转换有损耗、效率低、利用率低。
若用火力发电，那么每年可向空气中排放二氧化碳1亿吨，二氧化硫200万吨，一氧化碳1万吨，氮氧化合物37万吨，工业废渣约1200万吨。
【资料】
燃烧反应是否是氧化还原反应？
氧化还原反应的本质又是什么？
【提示】燃烧反应是氧化还原反应，氧化还原反应的本质是氧化剂与还原剂之间发生电子的转移，引起化学键的重新结合，伴随体系能量的变化。
能否将化学能直接转化为电能？
【想一想】
宏观辨识与微观探析
步骤 讨论与交流
1.将锌片插入稀硫酸 锌片和铜片上现象有何差别
2.将铜片插入稀硫酸
3.锌片和铜片接触插入稀硫酸 (不接电流表) 铜片上有何现象 推测原因。
4.锌片和铜片用导线连接(中间接电流表)插入稀硫酸 电流表指针有何变化 说明了什么
原电池原理探究
原电池
铜片
锌片
电流表
现 象
表面有气泡产生
逐渐溶解
指针偏转
结论：电路中有电流通过。
原电池:
将化学能转变为电能的装置叫作原电池。
负极：流出电子的一极；
正极：流入电子的一极。
原电池的工作原理：
氧化反应
Zn-2e- Zn2+
铜锌原电池
电解质溶液
失e-,沿导线传递，产生电流
还原反应
阴离子
阳离子
负极
正极
2H++2e- H2↑
====
====
原电池
外电路
电子：负极→正极
电流：正极→负极
必发生
失电子
的
氧化反应
必发生
得电子
的
还原反应
【交流与思考】根据原电池的构造特点，总结出原电池外电路中电子流动方向、电流流动方向、内电路离子流动方向。
内电路
阴离子→负极
阳离子→正极
总反应：
2H++2e-====H2↑
Zn－2e-====Zn2+
Zn+2H+====Zn2++H2↑
Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑
正极：
负极：
（氧化反应）
（还原反应）
探究形成原电池的条件
（可以）
（可以）
（可以）
（不可以）
形成条件一：
活泼性不同的两个电极
负极：较活泼的金属
正极：较不活泼的金属、石墨等
第一组实验：
（可以）
（不可以）
形成条件二：电极需插进电解质溶液中
第二组实验：
探究形成原电池的条件
形成条件三：必须形成闭合回路
（不可以）
第三组实验：
探究形成原电池的条件
（可以）
【归纳总结】原电池的构成条件
1.两个电极（活泼性不同）
正极：不活泼金属或非金属材料
负极：比较活泼的金属材料
2.电解质溶液
3.必须形成闭合回路
4.自发的氧化还原反应
【及时巩固】在如图所示的8个装置中，属于原电池的有______。
④⑥⑦
原电池正负极的判断方法
负极
电极名称
正极
活泼性较强的金属
电极材料
活泼性较弱的金属
流出电子的一极
电子流向
发生氧化反应
反应类型
流入电子的一极
发生还原反应
阴离子移向的一极
离子流向
阳离子移向的一极
溶解的一极
实验现象
增重或有气泡放出的一极
把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为：( )
A．a > b > c > d B．a > c > d > b
C．c > a > b .> d D．b > d > c > a
B
【及时巩固】
电极反应式的书写
列物质
标得失
负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
看环境
配守恒
电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，电极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒、电子守恒等并加以配平。
两式加
验总式
两电极反应式相加，与总反应式对照验证。
化学电池的反应本质是氧化还原反应
化学能
电能
化学电池
氧化还原反应
干电池
碱性电池
蓄电池
锂离子电池
燃料电池
负极：Zn - 2e- ====Zn2+
正极：2NH4+ + 2e- ====2NH3↑+H2↑
Zn + 2NH4+ ====Zn2++2NH3↑+H2↑
电池总反应式：
特点：a：一次性电池，不可逆。
b：用KOH代替NH4Cl能提高性能，延长寿命。
二、发展中的化学电源
1.干电池
石墨棒
MnO2糊
NH4Cl糊
锌筒
电极：Pb为负极；PbO2为正极。
电解液:30%的H2SO4溶液。
H2SO4
Pb(铅)
PbO2
2.充电电池（二次电池）
铅酸蓄电池
还有镍氢电池，锂离子电池
由于铅酸蓄电池在使用时产生热量，水会因挥发而损失，因此有经验的司机会定期请专业人员向铅蓄电池内加入蒸馏水，以补充在使用过程中损失的水分，延长其使用寿命。
生活小常识
电池里含有汞、铅、镉等多种重金属元素，随意丢弃废旧电池，对环境会造成严重的污染。资料显示，在地表面，一节废电池被腐蚀后，能使1平方米的土壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水受到污染，相当于一个人一生的饮水量。
【资料卡片】
3.燃料电池
它是一种清洁、安全高效、发电装置，能量转化率可达到80%以上。它的电极材料一般为惰性电极，如铂电极、石墨电极等。
电极反应：
负极：H2 + 2OH- - 2e- 2H2O
正极：O2 + 2H2O + 4e- 4OH-
总反应：2H2 + O2 2H2O
====
====
====
【趣味实验】不需要电池的音乐卡
实验目的：使已取出电池的音乐卡发出响声
实验器材：连有导线的铁片、铜片，西红柿，已取出电池的音乐卡
或用其他水果蔬菜，小灯泡，耳机等。
化学能→电能
原电池
能量转化
构成
“两极一液回路”
原理
氧化还原反应
应用
化学电源
干电池（一次电池）
充电电池（二次电池）
燃料电池
1.如下图所示，a在金属活动性顺序中排在氢之前，b为碳棒，下列说法中不正确的是 （ ）
A．a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应
B．碳棒上有气体逸出
C．导线上有电流，电子移动方向从a→b
D．反应后a极质量减小
A
2.下列有关电池的说法中不正确的是 （ ）
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
B
3.如图所示,电流计指针发生偏转,同时A极质量小,B极上有气泡产生,C为电解质溶液,下列说法错误的是(　　)
A.B极为原电池的正极
B.A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸
C.C中阳离子向A极移动
D.A极发生氧化反应
【解析】原电池中,负极金属失去电子,溶解,质量减小,故A极是负极,B极是正极,根据构成情况判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸,A、B两项正确;原电池中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,C项错误;负极发生氧化反应,正极发生还原反应,D项正确。
C
4.(2021·广东选择考)火星大气中含有大量CO2,一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极,碳纳米管为正极,放电时 (　　)
A.负极上发生还原反应
B. CO2在正极上得电子
C.阳离子由正极移向负极
D. 将电能转化为化学能
【解析】选B。根据题干信息可知,放电时总反应为4Na+3CO2===2Na2CO3+C。放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na+,故A错误;放电时正极为CO2得到电子生成C,故B正确;放电时阳离子由负极移向正极,故C错误;放电时装置为原电池,能量转化关系为化学能转化为电能,故D错误。
B
不能说凡是合理的都是美的，但凡是美的确实都是合理的。

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