人教版高中化学必修2：化学能转化为电能

1第六章化学反应与能量

第一节化学反应与能量变化

一、化学反应与热能1、实验探究

（1）向Mg与稀盐酸反应的溶液中插入温度计，温度计显示的温度升高，说明该反应为放热反应。

（2）将20gBa(OH)2·8H2O晶体粉末与10gNH4Cl晶体混合放入烧杯中，将烧杯放在滴有几滴水的木片上。

用玻璃棒快速搅拌，闻到有刺激性气味时用玻璃片盖上烧杯，用手触摸杯壁下部感觉冰凉，烧杯与

木片间有结冰现象，说明该反应为吸热反应。2、放热反应与吸热反应

(1)放热反应：释放热量的化学反应，如活泼金属与酸的反应，燃烧反应，中和反应等。

(2)吸热反应：吸收热量的化学反应，如氢氧化钡与氯化铵的反应，盐酸与碳酸氢钠的反应，灼热的炭

与二氧化碳的反应。3、化学反应存在能量变化的原因

（1）从化学键的变化理解——主要原因

（2）从物质储存化学能的角度理解宏观解释放热反应示意图吸热反应示意图

化学反应放出热量

化学反应吸收热量

①放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来。

②吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”。4、人类对能源的利用

（1）利用的三个阶段

柴草时期——树枝杂草↓

2化石能源时期——煤、石油、天然气↓

多能源结构时期——太阳能、氢能、核能、海洋能、风能、地热能等（2）化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题

①一是其短期内不可再生，储量有限；

②二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。

5、新能源

（1）特点：资源丰富、可以再生、对环境无污染等。

（2）人们比较关注的新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。6、放热反应与吸热反应的比较放热反应吸热反应

形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有

的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的

总能量与化学键强

弱的关系生成物分子成键时释放的总能量大于反

应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量小于反

应物分子断键时吸收的总能量

反应过程图示

示例①金属与水或酸的反应②燃烧反应③中和反应④大部分化合反应①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应②C与H2O(g)、CO2的反应③大部分分解反应

专题13 化学能转化为电能

化学能转化为电能 1．燃煤发电的能量转化

（1）过程：化学能――→燃烧热能――→蒸汽机械能―――→发电机电能

（2）燃烧(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键。

2．原电池

（1）实验

实验装置

实验现象 铜片：有气泡产生

锌片：逐渐溶解

电流表：指针偏转

结论 有电流产生，装置中化学能转化为电能

（2）原电池概念：将化学能转变为电能的装置。

（3）铜锌原电池工作原理：

电极材料 电子转移 电极反应式 反应类型

Zn 失电子 Zn－2e－===Zn2＋ 氧化反应

Cu 得电子 2H＋＋2e－===H2↑ 还原反应

电池总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。

（4）反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。

（5）构成原电池的条件

理论上，自发的氧化还原反应均可设计成原电池。

①两个活泼性不同的金属(或一个为金属，一个为能导电 的非金属)电极。

②具有电解质溶液。

③形成闭合回路。

【典例1】在如图所示的8个装置中，属于原电池的是 。

原电池原理的应用

1．加快氧化还原反应的速率

（1）原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。

（2）实例：实验室用Zn和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率。 2．比较金属活泼性强弱

（1）原理：一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。

（2）实例：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生。由原电池原理可知，金属活动性：A＞B。

3．设计原电池

（1）依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。

第二节 化学能与电能

第一课时 教学设计

教学三维目标

1、知识与技能：

(1) 从实验中认识到化学能可以转化为电能并形成原电池的概念；

(2) 通过实验探究，掌握原电池的构成条件；

(3) 掌握铜锌稀硫酸原电池的工作原理；

(4) 能正确判断简单原电池的正负极。

2、过程与方法：

(1) 通过火力发电的原理及利弊，能够得出氧化还原反应与原电池之间的联系；

(2) 能够通过探究实验总结出构成原电池装置的条件；

(3) 培养学生从宏观和微观的角度去认知原电池的现象及原理。

3、情感态度与价值观：

(1) 通过小组探究实验活动，培养学生自主探索精神和同学间的交流合作学习的协作精神，并通过实验不断体现出由实践→认识→再实践→再认识的认知过程；

(2) 利用微型实验进行探究，树立绿色化学理念，培养科学发展观，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。

教学重点

初步认识原电池概念、反应原理以及构成。

教学难点

通过对原电池实验的探究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。

难点突破

本节课采取基于“三重表征方式”的教学，利用情境、问题、表征方式的变化，由浅入深，循序渐进，层层递进，并具有合理的梯度，逐步将学生的思维引向新的高度。

教学准备 教学手段：演示实验，学生分组探究实验，多媒体演示课件以及授课宝教具的辅助 实验准备：灵敏电流计、石墨棒、铜棒、锌棒、牙签棒、稀硫酸、无水乙醇、导线（带鳄鱼嘴）、烧杯、滤纸片、玻璃片

教学设计思路

本节课的内容采用“宏观（创设情境）—微观（问题探究）—符号（辅助图像）”三重表征方式设计教学。主要从设计出一套可以将化学能转变成电能的装置的必要性入手分析——能否实现将化学能转变成电能，再从装置的可行性（氧化还原反应的实质分析）出发引出——如何实现将化学能转变成电能，接着借用实验探究构成原电池的条件来完成——如何确保实现将化学能转变成电能，最后研究原电池的工作原理掌握——化学能是如何转变成电能的。

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第二节 化学能与电能

第1课时 化学能转化为电能

1.关于原电池的叙述中正确的是( )

A.构成原电池的两个电极必须是两种不同的金属

B.原电池是将化学能转变为电能的装置

C.原电池工作时总是负极溶解,正极上有物质生成

D.原电池的正极是还原剂发生反应,总是溶液中的阳离子在此被还原

解析:构成原电池电极的也可以是非金属导体,A项错;燃料电池中负极不溶解,C项错;D项应是氧化剂在原电池的正极上发生还原反应。

答案:B

2.(2013·山东烟台高一检测)如图为番茄电池,下列说法正确的是(

)

A.一段时间后,锌片质量会变小

B.铜电极附近会出现蓝色

C.电子由铜通过导线流向锌

D.锌电极是该电池的正极

解析:番茄电池中锌是负极,铜是正极,负极锌会失去电子溶解,质量减小,A正确、D错误;铜极是正极,电子由负极锌移向正极铜,C错误;铜电极不会出现蓝色,B错误。

答案:A

3.下列装置能形成原电池的是(

)

解析:A项,酒精溶液是非电解质溶液,B项,两电极都是石墨棒,为惰性电极,D项,不能构成闭合回路,所以A、B、D都不正确。C项,符合构成原电池的条件,电极反应方程式为:Fe-2e-Fe2+(负极);Cu2++2e-Cu(正极)。

答案:C

4.A、B、C都是金属,把A浸入C的硝酸盐溶液中,A的表面有C析出,A、B和酸溶液组成原电池时,B为电池的负极。A、B、C三种金属的活动性顺序为( ) A.A>B>C B.A>C>B

C.B>A>C D.B>C>A

解析:A能从C的盐溶液中置换出C金属,活动性:A>C。A与B组成原电池时,B为负极,则金属活动性:B>A。

答案:C

5.将相同表面积的纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,下列叙述正确的是(

)

A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生

B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极

C.甲中铜被氧化,乙中锌被氧化