化学能与电能改编1

专题1 化学反应与能量变化第二单元化学能与电能的转化(第一课时教学设计)【教材分析】本节的内容是化学能与电能。

化学反应与能量是最重要的原理性知识之一，也是在社会生产、生活和科学研究中广泛应用的知识，是对人类文明进步和现代化发展有着重大价值的知识，与我们每个人息息相关。

化学能对人类的重要性决定了本节学习的重要性。

在上一节已经学习了“化学能与热能”的关系，通过实例和实验，了解化学能与热能的相互转化，了解化学能转化为热能在生产、生活中的应用及其对人类文明发展的贡献。

在选修模块“化学反应原理”中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量、电化学基础。

本节内容是对前一节课中“一种能量可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等”论述的补充和完善，又是为学习“电化学基础”奠定必要的基础。

课程标准关于化学能与电能在必修模块和选修模块中均有安排，在本模块中只要求举例说明化学能与电能的转化关系及其应用，认识研制新型电池的重要性。

本节根据学生对“电”的感性认识及其对化学能与电能之间转化问题产生的兴趣，通过几个设问把学生带进了“化学能与电能之间相互转化”的研究之中，并通过实验探究发现构成原电池的条件。

通过原电池和传统干电池(锌锰电池)初步认识化学电池的化学原理和结构，并不要求上升为规律性的知识；通过介绍新型电池(如锂离子电池、燃料电池等)体现化学电池的改进与创新，初步形成科学技术的发展观。

激发学生科学知识的求知欲。

【教学目标】1、知识与技能：⑴了解常见的化学能与电能的转化方式⑵举例说明化学能与电能的转化关系及其应用，认识研制新型电池的重要性，形成科学技术的发展观。

⑶理解原电池原理及其形成条件2、过程与方法：⑴通过预习培养学生自学能力、独立解决问题、发现问题的能力。

⑵通过实验探究培养学生主动探索科学规律的精神⑶通过思考与交流，让学生学会联系自己已掌握的知识通过比较归纳认识事物的本质特征。

3、情感、态度与价值观⑴培养学生主动参与意识。

第1课时 化学能与电能的相互转化思维激活格林太太有一口整齐的牙齿，但其中有两颗假牙：一颗是黄金的——这是格林太太富有的象征；另一颗是不锈钢的——这是一次车祸留下的痕迹。

但自从车祸后，她经常头疼，夜间失眠，心情烦躁……尽管吃了不少药物，但病症未有丝毫的减轻，你想知道她真正的病因吗？自学导引化学能与电能的相互转化1．间接转化：在我国发电总量构成上，火力发电居首位。

燃煤发电过程中的能量转化过程为化学能――→燃烧热能――→蒸汽机械能――→发电机电能。

思考题1 在火力发电过程中使化学能转化为电能的关键是什么？ 答案 燃烧(氧化还原反应)。

2．直接转化——原电池(1)原电池是将化学能转变为电能的装置。

在原电池中氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，使其间电子发生转移，在闭合回路下形成电流。

可见原电池反应的本质是氧化还原反应。

思考题2 是不是所有的反应都能设计成原电池？答案 不是，只有发生电子转移的氧化还原反应才能设计成原电池。

(2)在铜锌原电池中，锌易失去电子被氧化成Zn 2＋进入溶液，电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的H ＋从铜片端获得电子被还原成氢原子，再结合成氢分子从铜片上逸出。

锌片上的反应为Zn －2e －===Zn 2＋，铜片上的反应为2H ＋＋2e －===H 2↑。

思考题3 在铜、锌和稀硫酸构成的原电池中，溶液的pH 如何变化？SO 42－浓度呢？答案 由于H ＋在铜片上得电子生成H 2，溶液中H ＋浓度减小，pH 增大。

溶液中SO 42－浓度基本保持不变。

名师解惑一、原电池的构成条件及工作原理 1．原电池的构成条件：(1)具有活动性不同的两种电极材料(金属和金属或金属和能导电的非金属)。

(2)电极材料与电解质溶液接触。

(3)组成闭合回路。

2．原电池的工作原理：较活泼金属发生氧化反应，电子由较活泼金属通过导线流入不活泼金属，溶液中氧化性较强的阳离子在不活泼金属上得到电子被还原。

[特别提醒]①自发进行的氧化还原反应，理论上可组成原电池。

化学能与电能的转化能量是物质存在的一种形式，可以在不同形式之间进行转化。

其中，化学能和电能是常见的两种能量形式。

化学能是指物质中所蕴含的储存能量，而电能则是指电荷在电场中所具有的能量。

化学能与电能之间的转化在我们日常生活中有着广泛的应用和重要的意义。

一、化学能转化为电能化学能转化为电能主要依赖于电化学反应。

电化学反应是一种将化学反应与电现象耦合起来的反应过程，通过控制电子的流动，将储存在化学物质中的能量转化为电能。

1. 电池的工作原理电池是一种能够将化学能转化为电能的装置。

常见的电池有原电池、干电池、锂电池等。

以干电池为例，通过化学反应将储存在干电池中的化学能转化为电能。

干电池中存在阴极、阳极和电解质三个部分。

化学反应导致电解质中出现电荷的不平衡，从而形成一个电场，使得电子在阴极和阳极之间流动，产生电流，最终将储存在化学物质中的能量转化为电能。

2. 燃料电池的应用燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，其工作原理类似于电池。

燃料电池通过将燃料（如氢气、甲烷等）与氧气在电解质中进行氧化还原反应，产生电流，将化学能转化为电能。

燃料电池具有高效、环保的特点，被广泛应用于汽车、航空航天等领域。

二、电能转化为化学能电能转化为化学能的过程主要通过电解反应实现。

电解反应是一种利用电能来促使化学物质发生氧化还原反应的过程，将电能转化为储存在化学物质中的能量。

1. 电解水电解水是将电能转化为化学能的经典例子。

在电解水中，通过外加电压使得水分子发生氧化还原反应，产生氢气和氧气。

在这个过程中，电能被转化为化学键的能量，从而储存在氢气和氧气分子中。

2. 光合作用光合作用是一种将光能转化为化学能的重要过程。

植物通过叶绿素等色素吸收太阳光的能量，将其转化为化学能，并储存在葡萄糖等有机物中。

这个过程中，光能被转化为化学键的能量，从而形成储存能量丰富的化学物质。

三、化学能和电能的应用与意义化学能和电能的转化在现代社会中有着广泛的应用，并具有重要的意义。

学智教育教师备课手册教师姓名学生姓名填写时间学科年级上课时间课时计划教学目标教学内容个性化学习问题解决教学重点、难点原电池，电解池教学过程专题1 第二单元化学能与电能的转化第1课时问题导入做生成H2的实验时，常在Zn和稀H2SO4的混合物中加入少量的CuSO4，结果反应速率迅速增大，这是为什么？基础知识1.如下图所示装置也是一种铜锌原电池。

锌片插入ZnSO4溶液中，铜片插入CuSO4溶液中，分别构成两个电极。

锌片和铜片用导线连接构成外电路（电池的___________电路）；ZnSO4溶液和CuSO4溶液用___________连接，构成的电池___________电路（电池的___________电路）。

当盐桥插入后，检流计的指针偏转，显示有___________产生，反应释放的能量转化为___________。

在这种原电池中，两个电极反应是在彼此隔离的条件下进行的。

锌与Cu2+不直接发生反应，这样可以更彻底地将反应所释放的___________转化为___________。

铜锌原电池装置示意图两个电极上发生的电极反应分别为：__________________________________________________________________（氧化反应）__________________________________________________________________（还原反应）其中前者和后者是组成原电池的两个半电池，每个半电池均由____________和____________组成。

两个半电池反应相加就得到____________反应，如上述原电池的电池反应为____________________________________。

2 .常见电池（1）一次电池碱性锌锰电池克服了酸性锌锰电池的两个缺点，在我国有逐渐取代酸性锌锰电池的趋势。

碱性锌锰电池以代替氯化铵作为电解质，其电极反应为负极：________________________________________________________________________正极：________________________________________________________________________电池反应为：_________________________________________________________________。

化学能转变为电能的例子
化学能可以通过多种方式转化为电能。

以下是一些常见的例子：
1.电池：电池利用化学反应将化学能转化为电能。

例如，原电池中的化学物质在反应时释放出电子，这些电子流动产生电流，从而产生电能。

2.燃料电池：燃料电池利用氢气等燃料与氧气之间的化学反应将化学能转化为电能。

在燃料电池中，氢气在阳极释放电子，并在氧气的参与下在阴极产生水，同时产生电流。

3.化学发电机：一些特殊的化学反应可以直接产生电能，如氢氧化钾与铝之间的反应可以直接生成电能，这被应用于一些小型化学发电机的制造。

4.电化学反应：在电解池中，化学能可以通过电化学反应转化为电能。

例如，水电解可以将水中的化学能转化为电能，将水分解成氢气和氧气。

这些例子展示了化学能如何通过不同的化学反应或过程转化为电能。

这些技术在各种领域中得到应用，包括能源储存、电力生产和可再生能源等领域。

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专题九化学能与电能的转化【应用篇知行合一】【应用集训】1.(2020重庆北碚一诊,1)如下图所示,其中甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH 2K2CO3+6H2O。

下列说法正确的是( )A.甲池是电能转化为化学能的装置,乙、丙池是化学能转化电能的装置B.甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH-6e-+2H2O C O32-+8H+C.甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2,此时丙池中理论上最多产生 g固体D.反应一段时间后,向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复原浓度答案 C2.(2020河北衡水一模,9)常温下,将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(如图1),测得原电池的电流(I)随时间(t)的变化如图2所示,已知0~t1时,原电池的负极是Al片,反应过程中有红棕色气体产生。

下列说法不正确的是( )A.0~t1时,正极的电极反应式为2H++N O3--e- NO2↑+H2OB.0~t1时,溶液中的H+向Cu电极移动C.t1时,负极的电极反应式为Cu-2e- Cu2+D.t1时,原电池中电子流动方向发生改变是因为Al在浓硝酸中钝化,氧化膜阻碍了Al的进一步反应答案 A3.(2021山东济南历城二中开学考试,18)已知铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,现设计如图1所示装置进行电解(电解液足量),测得当铅蓄电池中转移 mol电子时铁电极的质量减小 g。

请回答下列问题:图1(1)A是铅蓄电池的(填“正”或“负”)极,铅蓄电池的正极反应式为。

(2)Ag电极上的反应式为,析出的物质共 g。

(3)Cu电极上的反应式为,CuSO4溶液的浓度(填“减小”“增大”或“不变”)。

图2(4)图2表示电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的曲线,这个量x最有可能表示的是(填序号)。

a.两个U形管中析出的气体体积b.两个U形管中阳极质量的减少量c.两个U形管中阴极质量的增加量答案(1)负PbO2+4H++S O42-+2e- PbSO4+2H2O(2)2H++2e- H2↑(3)Cu-2e- Cu2+不变(4)b4.(2020河北石家庄月考,10节选)利用甲醇燃料电池进行电解的装置如图2所示,其中A、B、D均为石墨电极,C为铜电极。

化学能与电能的转化一、化学能转化为电能 1.原电池的工作原理原电池是将能转化为能的一种装置，电子流出的一极称为极，该极发生反应，电子流入的一极叫极，该极发生反应。

原电池中电子流动的方向为：从极经外电路流向极。

2．构成原电池的条件（1）具有活泼性不同的两个电极，较活泼金属作极，发生反应。

较不活泼金属或能导电的非金属单质（如石墨等）作极，发生反应。

（2）具有电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）（3）形成闭合回路（或在溶液中接触）（4）原电池反应是自发的氧化还原反应。

3、原电池正负极的判断方法4、原电池电极反应的书写方法――设计原电池原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，书写电极反应的方法归纳如下：(1)写出总化学反应方程式（即氧化还原反应方程式）；(2)根据总反应方程式从电子得失（或元素化合价升降）的角度，将总反应分成氧化反应和还原反应； (3)氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，注意介质可能参与反应； (4)验证；两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。

例：铁与硫酸铜溶液反应，设计成原电池的两极反应式：负极：正极：练：Ag2O + Zn + H2O = 2Ag + Zn(OH)2的两极反应式负极：正极：【课堂练习】1.下列关于原电池的叙述,错误的是（）A.构成原电池的正极和负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.在原电池中,电子流出的一极是负极,发生氧化反应 D.原电池放电时,电流的方向是从正极到负极 2. 下列关于实验现象的描述不正确的是（） A.铜锌组成的原电池中电子是从锌经过导线流向铜B.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡C.把铜片插入FeCl3溶液中,在铜片表面出现一层铁D.把锌片放入盛有盐酸的试管中,加入几滴CuCl2溶液,气泡放出速率加快3. 下列变化中属于原电池的是（） A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B.白铁(镀锌)表面有划损时,也能阻止铁被氧化C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层D.铁与稀硫酸反应时,加入少量硫酸铜溶液时,可使反应加速 4. 实验室中欲制氢气,最好的方法是（） A.纯锌与稀硫酸反应 B.纯锌与浓硫酸反应C.纯锌与稀盐酸反应D.粗锌(含铅、铜杂质)与稀硫酸反应5. 铁制品上的铆钉应该选用下列哪些材料制成（） A.铝铆钉 B.铜铆钉 C.铅铆钉 D.锡铆钉6. 由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样变化（） A．不变 B.先变小后变大 C.逐渐变大 D.逐渐变小 7. 对铜-锌-稀硫酸构成的原电池中,当导线中有1mol电子通过时,理论上的两极变化是①锌片溶解了32.5g②锌片增重了32.5g③铜片上析出1g H2④铜片上析出1molH2A. ①③B. ①④C. ②③D. ②④（）8. X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成的原电池时，Y为电池的负极，则X、Y、Z三种金属的活动顺序为（）A.X > Y > Z B. X > Z > Y C. Y > X > Z D. Y > Z > X9. 将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中，下列叙述正确的是（） A.该装置能形成原电池，其中铝是负极 B．该装置能形成原电池，其中铜是负极 C．该装置不能形成原电池 D.以上说法均不正确10. 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛使用，锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)��Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是（） A．电池工作时，锌失去电子w.w.w.k.s.5.u.c.o.mB．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-��Mn2O3(s)+2OH-(aq) C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g11. 微型锂电池可作植入某些心脏病人体内的心脏起博器所用的电源，这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I-.下列有关说法正确的是（） A．正极反应：2Li - 2e- = 2Li+ B．负极反应：I2 + 2e- = 2I- C．总反应是：2Li + I2 = 2LiI D．金属锂作正极12. 某原电池总反应离子方程式为2Fe3+ + Fe = 3Fe2+能实现该反应的原电池是（）A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液B.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)2溶液 C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3 D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4 13. 锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可以表示为：Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O 在此电池放电时，正极（碳棒）上发生反应的物质是（） A. Zn B. 碳棒C. MnO2 和NH4+D. Zn2+ 和NH4+14. 将锌片和铜片插入某种电解质溶液,锌片和铜片用导线相连,形成原电池装置。

化学能转换为电能的实例
化学能转换为电能的实例有如下几个：
1. 电池：电池是最常见的化学能转换为电能的装置。

电池内部的化学反应将储存的化学能转化为电能。

常见的电池有干电池、锂离子电池等。

2. 燃料电池：燃料电池通过氧化剂与燃料的化学反应将化学能转化为电能。

常见的燃料电池有氢燃料电池和甲醇燃料电池等。

3. 发电厂中的燃烧反应：发电厂中使用化石燃料如煤、石油等进行燃烧反应，释放的热能被用于转换水为蒸汽。

蒸汽驱动涡轮机转动发电机，将热能转化为电能。

4. 电解池：电解池利用电能将化学反应逆反应，将化学能转化为电能。

例如，水电解时，电能促使水分子分解成氢气和氧气。

这些都是化学能转换为电能的实例，它们在日常生活中广泛应用于移动电子设备、发电和能源转换等领域。

电能与化学能之间的转换过程引言电能和化学能是我们日常生活中常见的能量形式。

电能可以通过电流进行利用，而化学能则储存在化学物质中。

本文将探讨电能与化学能之间的转换过程，并介绍几种常见的转换方式。

电能和化学能的定义电能是指由电荷运动带来的能量，它可以通过电流的流动进行释放。

化学能是指储存在化学物质中的能量，它可以通过化学反应进行释放。

电能和化学能都属于一种形式能，可以相互转换。

1. 电解电解是将电能转化为化学能的一种常见方式。

电解通过在电解质溶液中加入电流，使得溶解在溶液中的化学物质发生化学反应。

在电解过程中，正极吸收电子，负极释放电子，导致溶液中的化学物质发生电离和析出。

这个过程中，电能被转化为化学能，储存在生成的产物中。

2. 电池电池是将化学能转化为电能的装置，也可以实现电能向化学能的转换。

电池由两个电极和电解质组成。

电极由不同的材料制成，形成正极和负极。

电解质可以是液体、凝胶或固体。

当电池接通外部电路时，电解质中的化学物质发生氧化还原反应，电子从负极流经外部电路到正极，形成电流。

这个过程中，化学能被转换为电能。

1. 燃烧燃烧是将化学能转化为热能和电能的过程。

当有机物或其他可燃物与氧气发生化学反应时，会产生大量的热能。

这个热能可以用来蒸汽发电、驱动发动机等。

同时，在某些情况下，燃烧还可以直接产生电能。

例如，燃料电池是一种将燃料内部的化学能转换为电能的设备。

在燃烧过程中，发生氧化还原反应，电子从负极流经外部电路到正极，形成电流。

2. 化学电池化学电池是将化学能转换为电能的装置。

化学电池由两个半电池组成，每个半电池都有一个电极和电解质。

在化学电池中，两个半电池通过一个可导电的物质连接起来，形成电池的反应。

在电解质中发生氧化还原反应，电子从负极流经外部电路到正极，形成电流。

这个过程中，化学能被转换为电能。

结论电能与化学能之间的转换是一种能量转化的过程。

通过电解和电池，电能可以转化为化学能；而通过燃烧和化学电池，化学能可以转化为电能。