二專題第三單元第課時化學能轉化為電能.ppt

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1、1.學 生 通 過 實 驗 探 究 認 識 原 電 池 的 工 作 原 理 和 原 電 池的 構 成 條 件 ， 初 步 理 解 原 電 池 的 概 念 。2.學 生 通 過 對 化 學 能 轉 化 為 電 能 的 學 習 ， 體 驗 科 學 探究 的 過 程 。3.學 生 通 過 探 究 化 學 能 轉 化 為 電 能 的 奧 秘 ， 提 高 學 習化 學 的 興 趣 和 熱 情 ， 體 驗 科 學 探 究 的 艱 辛 與 喜 悅 ， 感受 化 學 世 界 的 奇 妙 與 和 諧 。學 習 目 標 英 國 有 一 位 貴 婦 人 因 蛀 牙 補 過 一 顆 黃 金 假 牙 ， 后 因 車禍

2、又 補 了 顆 不 銹 鋼 假 牙 。 從 此 出 現 頭 痛 、 失 眠 、 心 情 煩 躁等 癥 狀 ， 四 處 求 醫(yī) 總 是 找 不 到 病 因 。 這 種 痛 苦 的 經 歷 一 直持 續(xù) 了 十 年 ， 直 到 有 一 次 在 上 流 社 會 的 舞 會 上 巧 遇 一 位 著名 化 學 家 ， 這 位 化 學 家 幫 她 找 到 病 因 ， 才 解 除 了 病 痛 。讓 我 們 帶 著 這 兩 個 疑 問 到 下 面 的 學 習 中 去 尋 找 答 案 吧 ！ 1780年 ， 意 大 利 生 物 學 家 伽 伐 尼 為 給 妻 子 看 病 ， 遵 醫(yī)囑 買 了 不 少 青 蛙 。

3、 當 用 金 屬 解 剖 刀 觸 動 靠 近 銅 盤 的 青 蛙 腿皮 時 ， 已 死 去 的 青 蛙 竟 然 發(fā) 生 了 抽 搐 。 活 動 與 探 究 實 驗 現 象 結 論 實 驗 1 實 驗 2 實 驗 3 實 驗 4 Zn表 面 冒 氣 泡 ， Cu表 面 無 明 顯 的 變 化Zn表 面 冒 氣 泡 ， Cu表 面 無 明 顯 的 變 化Zn表 面 冒 氣 泡 ，Cu表 面 也 有 氣 泡Zn表 面 冒 氣 泡 ， Cu表面 也 有 氣 泡 ， 指 針 發(fā)生 了 偏 轉 有 電 流 產 生問 題 ： 為 什 么 Cu表面 也 冒 氣 泡 呢 ？ 后面 我 們 再 解 釋 深 入 探

4、 究探 究 1： 若 將 兩 塊 鋅 片 用 導 線 相 連 插 入 盛 有稀 硫 酸 的 燒 杯 里 ， 將 觀 察 到 什 么 現 象 ？結 論 ： Zn的 表 面 冒 氣 泡 ， 但 電 流 表 的 指 針不 偏 轉現 象 ： 無 電 流 產 生探 究 2： 若 將 原 裝 置 中 的 銅 片 換 成 石墨 棒 ， 現 象 又 將 如 何 呢 ？現 象 ： Zn、 C的 表 面 冒 氣 泡 ， 電 流 表的 指 針 有 偏 轉結 論 ： 有 電 流 產 生 探 究 3： 若 將 原 裝 置 中 的 鋅 片 換 成石 墨 棒 ， 又 有 何 現 象 ？現 象 ： Cu、 C的 表 面 無

5、氣 泡 ， 電 流 表 的 指 針無 偏 轉結 論 ： 無 電 流 產 生 負 極 正 極Zn-2e-=Zn2+ 2H + +2e-=H 2還 原 劑 (Zn)失 去 電子 ， 發(fā) 生 氧 化 反 應 氧 化 劑 (H +)在 銅極 上 得 到 電 子 ，發(fā) 生 還 原 反 應還 原 劑 失 去 的電 子 從 鋅 極 流出 流 入 銅 極 .經 外 電 路Zn2+H +SO 42- 電 流 方 向裝 置 中 電 流 方 向 、 正負 電 極 、 電 子 流 動 方向 、 電 極 上 的 反 應 情況 分 析 思 考 :化 學 能 是 如 何 轉 變 成 電 能 的 呢 ？思 考 :構 成 原

6、電 池 的條 件 有 哪 些 呢 ？ 歸 納 整 理2.形 成 原 電 池 的 條 件 ：(1) 有 自 發(fā) 發(fā) 生 的 氧 化 還 原 反 應(2) 有 兩 個 活 潑 性 不 同 的 電 極(3) 有 電 解 質 溶 液(4) 形 成 閉 合 電 路 1.定 義 ： 我 們 把 將 化 學 能 轉 變 為 電 能 的 裝 置 稱 為 原 電 池 。 小 組 討 論 問 題 ： 根 據 前 面 所 學 的 知 識 ， 我 們 知 道 Zn失 去 的 電 子給 了 Cu， 好 像 Zn表 面 應 該 沒 有 氣 泡 的 嘛 。 為 什 么 實 驗 中 Zn表 面 也 冒 氣 泡 呢 ？ 提 示

7、 ： 實 驗 用 的 Zn不 純 ， 表 面 看 到 黑 色的 物 質 是 石 墨 。結 論 :鋅 表 面 也 形 成 了 原 電 池 原 電 池 反 應 的 實 質 是 自 發(fā) 的 氧 化 還 原 反 應 。 Zn - 2e- =Zn2+負 極 ： 氧 化 反 應 ， 價 升 高 ， 失 去 電 子 得 失 電 子 守 恒總 的 方 程 式 ： 2H +Zn = Zn2+ + H2正 極 ： 還 原 反 應 ， 價 降 低 ， 得 到 電 子2H+ + 2e-=H2 電 極 反 應 的 規(guī) 律 和 電 極 反 應 式 書 寫 ： 交 流 與 討 論在 一 塊 表 面 無 銹 的 鐵 片 上

8、滴 一 大 滴 含 酚 酞 的 食 鹽 水 ， 放置 一 段 時 間 后 可 以 看 到 液 滴 周 圍 逐 漸 呈 現 紅 色 ， 并 慢 慢形 成 褐 色 的 銹 斑 。 試 說 明 產 生 此 現 象 的 原 因 。形 成 了 鐵 -碳 原 電 池 普 通 鋅 錳 電 池 堿 性 電 池 鎳鎘電池 小 型 高 性 能 燃 料 電 池 鋰 離 子 電 池 鎳 氫 電 池 干 電 池負 極 （ 鋅 筒 ） Zn-2e- =Zn2+正 極 （ 石 墨 ） 2MnO 2+2NH4+ +2e- =2MnO(OH)+2NH3總 反 應 ： Zn+ 2MnO2+2NH4+ = Zn2+ 2MnO(OH

9、)+2NH3 資 料 ： 銀 鋅 原 電 池 是 用 不 銹 鋼 制 成 的 小 圓 盒 ， 形 似 紐 扣 ， 故 稱紐 扣 電 池 。 盒 內 一 端 填 充 氧 化 銀 和 石 墨 組 成 的 活 性 材 料 ， 另一 端 填 充 鋅 汞 合 金 組 成 的 活 性 材 料 。 電 極 反 應 如 下 ： 鋅 ： Zn + 2OH- - 2e- = ZnO+H2O 氧 化 銀 ： Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-鋅 是 極 ， 發(fā) 生 反 應 ；氧 化 銀 是 極 ， 發(fā) 生 反 應 。總 反 應 為 ： .負 氧 化正 還 原Zn+Ag 2O=ZnO+2Ag

10、鉛 蓄 電 池1.電 極 材 料 及 原 料2.電 解 質 溶 液3.電 極 反 應 式 ：正 極 ： PbO2 負 極 ： PbH2SO4溶 液負 極 （ Pb） :Pb-2e-+SO4 2 -=PbSO4Pb+PbO 2 +2H2SO4 =2PbSO4+2H2O正 極 （ PbO2） :PbO2+4H+SO42 -+ 2e- =PbSO4+2H2O總 反 應 ：4.優(yōu) 點5.應 用 領 域電 壓 穩(wěn) 定 ， 使 用 方 便 、 安 全 、 可 靠 ， 可 以 循 環(huán) 使 用廣 泛 用 于 國 防 、 科 研 、 交 通 、 生 產 和 生 活 1.電 極 材 料 及 原 料2.電 解 質

11、溶 液3.優(yōu) 點4.應 用 領 域鋰 電 池 摩 托 羅 拉6188/6288原裝 鋰 電 池正 極 ： 金 屬 氧 化 物 負 極 ： 鋰使 用 壽 命 長 ， 質 量 輕 、 電 壓 高 、 工 作 效 率 高 、體 積 小 有 機 溶 劑電 腦 、 照 相 機 、 手 表 、 心 臟 起 搏 器 索 尼 數碼 相 機鋰 電 池 新 型 燃 料 電 池1.氫 氧 燃 料 電 池20世 紀 60年 代 應 用 于 美 國 載 人 飛 船 ，也 曾 用 于 叉 車 、 牽 引 車 等 。 燃 料 電 池 是 繼 水力 、 火 力 、 核 能發(fā) 電 之 后 的 第 四類 發(fā) 電 化 學 能發(fā) 電

12、負 極 ： 2H2 +4OH-4e-=4H2O正 極 ： O2+2H2O+4e-=4OH-2H 2 + O 2 = 2H 2O4e-燃 料 電 池 的 反 應 方 程 式 ： H2 燃 料 電 池 把 能 源 中 燃 料 燃 燒 反 應 的 化 學 能 直 接 轉 化為 電 能 的 “ 能 量 轉 換 器 ”2H2 + O2 = 2H2O 氫 氧 燃 料 電 池 常 見 的 燃 料 電 池 還 有 甲 烷 燃 料 電 池 、 鋁 空 氣 燃料 電 池 、 熔 融 鹽 燃 料 電 池 等優(yōu) 點 ： 效 率 高 、 無 污 染 ， 裝 置 可 持 續(xù) 使 用多 孔 性 金 屬 電 極 ， 具 有

13、催 化 性 能 2.磷 酸 型 燃 料 電 池 以 磷 酸 為 電 解 質 ， 利 用 廉 價 的 碳 材 料 為 骨 架 。 除了 以 氫 氣 為 燃 料 外 ， 還 可 使 用 甲 醇 、 天 然 氣 、 城 市 煤氣 等 低 廉 燃 料 ， 是 目 前 最 成 熟 的 燃 料 電 池 。 目 前 世 界 上 大 容 量 的 燃 料 電 池 發(fā) 電 廠 ， 都 使 用 磷酸 型 燃 料 電 池 。 如 東 京 電 能 公 司 經 營 的 11MW美 日 合 作磷 酸 型 燃 料 電 池 發(fā) 電 廠 。 3.海 水 電 池1991年 ， 我 國 首 創(chuàng) 以 鋁 -空 氣 -海 水 為 能 源

14、 的 新 型 電 池 ， 用作 航 海 標 志 燈 。 該 電 池 以 取 之 不 盡 的 海 水 為 電 解 質 ， 靠 空氣 中 的 氧 氣 使 鋁 不 斷 氧 化 而 產 生 電 流 。這 種 海 水 電 池 的 能 量 比 “ 干 電 池 ” 高 20 50倍 。電 極 反 應 式 為 ：負 極 ：正 極 ：電 池 總 反 應 ：4Al-12e- =4Al3+3O 2+ 6H2O +12e- = 12OH -4Al+3O2+ 6H2O = 4Al(OH)3 回 應 故 事 情 境 思 考 ：1.開 始 上 課 時 講 的 故 事 中 貴 婦 人 經 常 頭 痛 的 原 因 是 什 么

15、？如 何 醫(yī) 治 ？2.伽 伐 尼 青 蛙 抽 搐 實 驗 的 原 因 是 什 么 ？都 是 形 成 了 原 電 池 原 電 池 的 原 理 氫 氧 燃 料 電 池形 成 原 電 池 的 條 件 有 自 發(fā) 的 氧 化 還 原 反 應形 成 完 整 閉 合 回 路有 兩 個 活 潑 性 不 同 的 電 極化 學 電 源 電 解 質 溶 液磷 酸 型 燃 料 電 池海 水 電 池小 結 1.如 下 圖 所 示 的 裝 置 能 夠 組 成 原 電 池 且 產 生 電 流 的 是（ ）G G G G 稀 硫 酸A 稀 硫 酸B 硫 酸 銅 溶 液C 乙 醇 水 溶 液D銅 銀 銅 鋅 銅 鋅 鋅銅

16、BC 自 我 檢 測 2.把 a、 b、 c、 d四 塊 金 屬 片 浸 入 稀 硫 酸 中 ， 用 導 線 兩 兩相 連 組 成 原 電 池 。 若 a、 b相 連 時 ， a為 負 極 ； c、 d相 連時 ， 外 電 路 的 電 流 由 d到 c； a、 c相 連 時 ， c極 上 產 生 大 量氣 泡 ； b、 d相 連 時 ， d極 逐 漸 溶 解 ， 則 四 種 金 屬 的 活 動 性由 強 到 弱 的 順 序 為 （ ）A.abcd B.acdb C.cadb D.bdcaB 3.下 列 燒 杯 中 盛 的 都 是 稀 硫 酸 ， 其 中 在 銅 電 極 能 產 生 氣泡 的 是 （ ）鋅 銅 銀 銅 銀 銅 鋅 銅A B C DA 4.如 何 設 計 一 個 原 電 池 ， 其 原 電 池 反 應 為 ：Cu+2FeCl3 = 2FeCl2 +CuCl2寫 出 電 極 名 稱 和 電 極 反 應 式 。用 銅 作 負 極 ， 碳 棒 作 正 極 ， FeCl3為 電 解 質 溶 液 。負 極 :Cu-2e- = Cu2+正 極 :2Fe3+ +2e- =2Fe2+