内容正文:
第2课时 化学反应能量转化的重要应用——化学电池
学习目标
1.能从宏观和微观相结合的角度认识化学电池的构成条件、原理、本质。
2.通过了解新型电池的用途,体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性,增强社会责任感。
【知识回顾】
1.化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成。化学键断裂和形成伴随着能量的变化。旧化学键的断裂需要吸收能量,新化学键的形成会释放能量。
2.吸收热量的化学反应叫做吸热反应。
3.释放热量的化学反应叫做放热反应。
4.从化学键的角度分析(微观角度分析)
放热反应:断裂化学键吸收的能量<形成化学键释放的能量
吸热反应:断裂化学键吸收的能量>形成化学键释放的能量
5.从物质内部能量的角度分析(宏观角度分析)
放热反应:反应物的总能量>生成物的总能量
吸热反应:反应物的总能量<生成物的总能量
6.人们常常利用化学反应将化学能转化为热能、电能等其他形式的能量,用于生产、生活和科研。
【导入】伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家。
有一天,伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论文,说动物肌肉里贮存着电,可以用金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文,伏特非常兴奋,便决定亲自来做这个实验。他用许多只活青蛙反复实验,终于发现,实际情况并不像加伐尼所说的那样,而是两种不同的金属接触产生的电流,才使蛙腿的肌肉充电而收缩。
为了证明自己的发现是正确的,伏特决定更深入地了解电的来源。
为了纪念他的贡献,人们把电压的计量单位叫做伏特,简称伏,符号V。比如我们手电筒里的电池的电压是1.5伏特,我们家里的电灯的电压是220伏特。
(各种各样的电池)
现在,化学电池已成为人类生产和生活的重要能量来源之一,各式各样的化学电池的发明也是化学科学对人类的一个重大贡献。化学电池是根据原电池原理制成的。原电池是一种利用氧化还原反应将化学能直接转化成电能的装置。那么,原电池是由哪些部分组成的?原电池中各部分的作用是什么?
带着问题我们观看视频
一、原电池的构造
【视频播放】 初识燃料电池
在图b所示装置中,氧化反应与还原反应分别在两个不同的区域进行。其中,氢气分子中的氢原子在左侧石墨电极上失去电子,氢气作为电池的负极反应物;氧气分子中的氧原子在右侧石墨电极上得到电子,氧气作为电池的正极反应物。稀硫酸中存在的自由移动的离子起到传导电荷的作用,导线起到传导电子的作用。由于在两个石墨电极上有得失电子能力不同的物质-氢气和氧气,当形成闭合回路时候,便能产生电流,使得化学能转化成电能。
【总结】
1、工作原理:还原剂和氧化剂分别在两个不同区域发生氧化反应和还原反应,并通过能导电物质形成闭合回路产生电流。其中,还原剂在负极上失去电子,是负极反应物;氧化剂在正极上得到电子,是正极反应物;电极材料通常是能够导电的固体。此外,还要有能够传导电荷的电解质作为离子导体;而导线则作为电子导体,起到传导电子形成闭合回路的作用。
2、原电池构成要素
【即时练习】
1.下列各装置能构成原电池的是( )
2.如图所示装置中,观察到电流表指针偏转(指针顺着电流方向偏转),M变粗,N变细,由此判断下表中所列M、N、P三种物质,其中可以成立的是( )
M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸
B
铜
铁
稀盐酸
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液
1、答案 C
解析 A项,只有一个电极,所以该装置不能构成原电池,错误;B项,该装置没有构成闭合回路,所以不能构成原电池,错误;C项,该装置符合原电池的构成条件,能构成原电池,正确;D项,酒精不是电解质溶液,所以不能构成原电池,错误。
2、答案 C
解析 该原电池中M变粗,N变细,说明发生原电池反应时N溶解,N做负极,溶液中有金属析出附着在M上,M做正极。A、B两项中,电解质溶液分别为稀硫酸和稀盐酸,原电池工作时,不会有金属析出,不符合题意;C项,正极反应为Ag++e-===Ag,符合题意;而D项,锌比铁活泼,故M做负极,变细,不符合题意。
【巩固提升】
1.判断正误
(1)原电池是把电能转化为化学能的装置( )
(2)原电池中电流从负极流出,从正极流入( )
(3)原电池中电子流出的一极是正极,发生氧化反应( )
(4)原电池中阳离子向正极移动( )
(5)在锌-稀硫酸-铜原电池中,电子由锌通过导线流向铜,再由铜通过电解质溶液到达锌( )
2.下列装置能构成原电池的是( )
3.如图为某课外小组自制的氢氧燃料电池,a、b均为石墨。下列叙述不正确的是( )
A.a电极是负极,该电极上发生氧化反应
B.总反应式为2H2+O2===2H2O
C.b极反应是O2+4H++4e-===2H2O
D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
【答案