第2节 化学能与电能
一、能源的分类
按形成条件 按利用历史 按性质 举例
一次能源(直接从自然界取得的能源)
常规能源 可再生能源 水能
不可再生能源
煤、石油、天然气等化石能源
新能源
可再生能源
太阳能、风能、地热能、潮汐能、沼气
不可再生能源
核能
二次能源(一次能源经过加工、转换得到的能源)
电能(水电、火电、核电)、蒸汽、工业余热、酒精、汽油、焦炭等
二、化学能转化为电能
1.化学能间接转化为电能(在能量的转化过程中存在能量的损失)—比如火力发电
①转化过程
火力发电是通过化石燃料的燃烧,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,然后带动发电机发电.燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转化过程.
化学能燃烧热能蒸汽机械能发电机电能
②转化原理
燃烧(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键.因此燃烧一定发生氧化还原反应,氧化还原反应必定有电子的转移,电子的转移引起化学键的重新组合,同时伴随着体系能量的变化.
拓展点1:火力发电的优缺点
优点:①我国煤炭资源丰富②投资少,技术成熟,安全性能高
缺点:①排出大量的能导致温室效应的气体CO2以及导致酸雨的含硫氧化物,比如SO2②消耗大量的不可再生的化石燃料资源③能量转化率低④产生大量的废渣、废水.
2.化学能直接转化为电能(在能量的转化过程中不存在能量的损失)—原电池(将氧化还原反应所释放的化学能直接转化为电能)
(1)原电池的工作原理
实验装置 实验现象 实验现象产生的原因 实验结论
铜片上有无色气泡产生 2H++2e-=H2↑(还原反应)
将化学能直接转变为电能的装置称为原电池,该装置的总反应的离子方程式为:
2H++Zn=H2↑+Zn2+(氧化还原反应) 锌片逐渐溶解 Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)
电流表指针发生偏转并且指针偏向于Cu片这一边.
产生了电流
实验现象产生的原因分析:由于Zn和Cu的活动性不同,Zn容易失去电子,被氧化为Zn2+迚入到溶液中,所以Zn片会逐渐溶解,而由Zn失去的电子则由Zn片通过导线流向Cu片,因此Zn片上会带有大量的正电荷,Cu片上会带有大量的负电荷,而电解质溶液中含有阳离子(H+、Zn2+)以及阴离子(OH-、SO42-),由于正负电荷相互吸引,所以电解质溶液中的阳离子会移向Cu片去中和Cu片上带负电荷的电子,阴离子则移向Zn片去中和Zn片上的正电荷,但是由于溶液中的H+得电子能力比Zn2+强,所以H+就移向Cu片去获得Cu片上由Zn片失去的电子而被还原为H原子,H原子再结合成H分子即H2从Cu片上逸出,因此Cu片上有无色气泡产生.通过电流表指针发生偏转并且指针偏向于Cu片这一边,可以得出该装置产生了电流(而电流的形成是因为电子发生了定向移动),并且电流移动的方向与电子移动的方向相反,所以电流是从Cu片流出,Zn片流迚,即Cu片作为正极;Zn片作为负极.
第二章 化学反应与能量
第二节 化学能与电能
一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分）
1．下列关于原电池的叙述中正确的是( )
A．正极和负极必须是两种不同的金属
B．原电池是把化学能转化成电能的装置
C．原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应
D．锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有6.5 g锌溶解，正极上就有0.1 g氢气生成
2．下列有关电池的说法不正确的是( )
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
3．如图为某兴趣小组制作的番茄电池，下列说法正确的是(
)
A．电子由锌通过导线流向铜
B．该装置将电能转化为化学能
C．锌电极发生还原反应
D．铜电极上无气泡产生
4．下列四个化学反应中，你认为理论上不可用于设计原电池的是( )
A．2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
B．2H2＋O2===2H2O
C．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋3NH3↑
D．CH4＋2O2―→CO2＋2H2O
5．原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该反应的原电池组成正确的是( )
A B C D
正极 Zn Cu Ag Cu
负极 Cu Zn Cu Fe
电解质溶液 CuCl2 CuSO4 H2SO4 ZnCl2
6．下列事实不能用电化学理论解释的是( )
A．轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块
B．镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用
C．铝片不用特殊方法保存 D．锌跟稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后，反应速率加快
7．如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是( )
A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为稀硫酸
B．b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
纪文教育 中小学课外辅导专家
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1 纪文教育学科教师辅导讲义
学员姓名： 年 级：高一
辅导科目：化学
学科教师：罗瑞
课 题 第二节 化学能与电能
授课日期及时段
教学目的 1．初步认识原电池概念、反应原理、构成及应用(重点)
2．通过对原电池实验的探究，从电子转移的角度理解化学能向电能转化的本质(难点)
3．认识常见的化学电源，了解燃料电池的工作原理
教学内容
一．化学能与电能的相互转化
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？
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？
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？
(2)在铜锌原电池中，锌易失去电子被氧化成Zn2＋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－===Zn2＋，铜片上的反应为2H＋＋2e－===H2↑。
1 第二章 第2节化学能与电能教案
高一化学组 张建强
一、教材分析
本节重点是原电池，应熟练掌握原电池的构成条件、正负极的判断、电极反应的书写、两极现象、电子电流离子的移动方向、正负极的反应类型、原电池的简单设计及原电池图示的画法。
二、教学目标
知识目标：
1、了解燃煤发电的流程及关键步骤
2、掌握锌铜原电池的基础知识
3、记住化学电池的本质
4、了解常见电源
能力目标：
分析解决问题的能力
情感、态度和价值观目标：
培养化学兴趣及严谨的化学治学态度
三、教学重点难点
重点：锌铜原电池的基础知识
难点：锌铜原电池的基础知识
四、学情分析
我们的学生没有平行分班，有实验班，学生已有的知识和实验水平有较大差距。学生对于原电池的了解限于普通原电池的外表结构，因此在教学中应该结合课本实例反复深入的讲解和练习。
五、教学方法
1．实验法：原电池实验应分组实验。
2．学案导学：见后面的学案。
3．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习
六、课前准备
1．学生的学习准备：预习课本原电池基础知识，初步把握原电池实验的原理和方法步骤。
2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。3．教学环境的设计和布置：两人一组，实验室内教学。课前打开实验室门窗通风，课前准备好实验仪器。
七、课时安排：2课时
八、教学过程
㈠燃煤发电的流程______________________________________________________________
化学能转换为电能的关键______________________________________________________
