化学必修2第二章第二节原电池详细教案

1、第二节第二节 化学能与电能化学能与电能第二章化学反应与能量第二章化学反应与能量第一课时第一课时1,火力发电原理及过程火力发电原理及过程燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能一、化学能与电能的相互转化一、化学能与电能的相互转化a.a.我国煤炭资源相对丰富我国煤炭资源相对丰富, ,廉价方便廉价方便. .b.b.设备相对简单、造价低、选址方便设备相对简单、造价低、选址方便a.a.煤的简单燃烧太可惜煤的简单燃烧太可惜b.b.排出大量的温室气体排出大量的温室气体. .C.C.燃烧产生的气体严重污染环境燃烧产生的气体严重污染环境 d.d.煤作为固体燃料燃烧反应速率小、热

2、利用效率低煤作为固体燃料燃烧反应速率小、热利用效率低e.e.储量有限储量有限 实验探究实验探究实验操作现象结论或解释 锌片上有气泡锌片上有气泡铜片上无气泡铜片上无气泡铜与稀硫酸不反应铜与稀硫酸不反应铜片上有气泡铜片上有气泡? ?电流计指针偏转电流计指针偏转导线中有电流通过导线中有电流通过锌与稀硫酸反应锌与稀硫酸反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2Cu锌片上没有气泡锌片上没有气泡Zn Zn 片被腐蚀片被腐蚀如何解释上述现象？如何解释上述现象？Zn比比Cu易失电子，形成易失电子，形成Zn2+进入溶液，进入溶液，Zn片溶解片溶解Zn失去的电子沿导线定向运动，形成电流失去的电子沿导线定向运动，形成电

3、流H+运动到运动到Cu片上得到电子形成氢气。片上得到电子形成氢气。发生了哪些化学反应？发生了哪些化学反应？Zn - - 2e- - = Zn2+ 氧化反应氧化反应 2H+ + 2e- = H2 还原反应还原反应 Zn+2H+=Zn2+ H2通过上述装置，此氧化还原反应反应的化学能就转化成了电能通过上述装置，此氧化还原反应反应的化学能就转化成了电能总的离子反应方程式总的离子反应方程式化学能化学能转变为转变为电能电能的装置的装置2、原电池、原电池一化学能转化成电能一化学能转化成电能(1) 原电池的工作原理：原电池的工作原理： (2)、组成原电池的条件：、组成原电池的条件：电极电极电极材料电极材料电

4、极反应电极反应反应类型反应类型电池总反应式电池总反应式锌片锌片 Zn - - 2e- - = Zn2+ 氧化氧化反应反应 铜片铜片 2H+ + 2e- - = H2 还原还原反应反应 电子由锌片经外电路流向铜片电子由锌片经外电路流向铜片 负极负极 正极正极 Zn+H2SO4=ZnSO4 + H2（负极（负极正极）正极）电子流向电子流向：负极负极上上还原性较强的物质还原性较强的物质失去失去电子发生电子发生氧化氧化反应反应，电子从负极经外电路流向正极，电子从负极经外电路流向正极，正极上正极上氧化性较强的物质氧化性较强的物质得到得到电子电子发生发生还原还原反应反应。第二节第二节 化学能与电能化学能与

5、电能 CH2SO4（不可以）（不可以）（不可以）（不可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以） （2）原电池的构成条件）原电池的构成条件 活动性有差异的两种金属（或一种是非金属导体）活动性有差异的两种金属（或一种是非金属导体） 作电极；作电极； 两极均插入电解质溶液；两极均插入电解质溶液； 两极相连形成闭合电路。两极相连形成闭合电路。 （金属和氧化物；惰性电极等）（金属和氧化物；惰性电极等）（或传导离子的介质）（或传导离子的介质） 一个自发的氧化还原反应。一个自发的氧化还原反应。 把把化学能转化为电能化学能转化为电能的的装置。装置。闭合闭合电路电路电极相连电极相连接触接触传导离子介质传导离子介

6、质自发的氧化还原自发的氧化还原反应分两处进行反应分两处进行原电池原电池负极：负极：氧化反应氧化反应正极：正极：还原反应还原反应e-外电路外电路 小小 结结讨论：讨论：A、B两种金属和两种金属和CuSO4溶液溶液组成原电池后，组成原电池后，B极上附一层红色的铜。极上附一层红色的铜。则两种金属的活动性强弱的顺序是则两种金属的活动性强弱的顺序是 。AB负极：负极： Zn 2e- = Zn2+ 如果如果A为铁片，为铁片，B为铜片，写出该原电池的电极为铜片，写出该原电池的电极反应式：反应式：_。正极：正极： Cu2+ + 2e- = Cu总反应：总反应： Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu Cu

7、SO4溶液溶液 ABZnZnZnZnZnC（石墨石墨）CFePbFeCuCuFeC稀稀H2SO4稀稀H2SO4HCl溶液溶液稀稀H2SO4稀稀H2SO4稀稀H2SO4CH3COOH溶液溶液CuCl2溶液溶液 CuCl2溶液溶液酒精酒精下列装置中属于原电池的是：下列装置中属于原电池的是：酒精酒精ZnZnZnC（石墨石墨）CFeC病病 例例 分分 析析病病 例例 分分 析析病病 例例 分分 析析 你能为她开一个药方吗？你能为她开一个药方吗？（3）原电池小结：）原电池小结： 原理：将氧化还原的电子转移变成电子的原理：将氧化还原的电子转移变成电子的 定向移动形成电流定向移动形成电流。 构造：按四个条件

8、编排，两极相连形成闭合回路构造：按四个条件编排，两极相连形成闭合回路 电极名称：正极和负极电极名称：正极和负极 电子流向：从负极经外电路流向正极电子流向：从负极经外电路流向正极 电流方向：外电路：从正极经导线流向负极电流方向：外电路：从正极经导线流向负极 内电路：从负极经溶液流向正极内电路：从负极经溶液流向正极 极板反应：负极氧化、正极还原极板反应：负极氧化、正极还原 原电池化学反应本质：较活泼的金属发生氧化原电池化学反应本质：较活泼的金属发生氧化 反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电 路流向较不活泼的金属（正极）路流向较不活泼的金属（正极）1,Zn

9、Zn与稀硫酸进行实验与稀硫酸进行实验.3,Zn石墨石墨与稀硫酸进行实验与稀硫酸进行实验.4,FeZn与稀硫酸进行实验与稀硫酸进行实验.5,CuZn与乙醇进行实验与乙醇进行实验.6,CuZn与一个西红柿与一个西红柿(或一个苹果或一个苹果)进行实验进行实验.7,CuZn与两个西红柿进行实验与两个西红柿进行实验.8,CuZn与橙汁进行实验与橙汁进行实验.以上组合可以组成原电池以上组合可以组成原电池3,4,6,8讨论讨论1 1把把a a、b b、c c、d d四块金属片浸入稀硫酸中，四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若用导线两两相连组成原电池。若a a、b b相连相连时，时，a a为负

10、极；为负极；c c、d d相连时，电流由相连时，电流由d d到到c c；a a、c c相连时，相连时，c c极上产生大量气泡，极上产生大量气泡，b b、d d相相连时，连时，b b上有大量气泡产生，则四种金属的上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为：活动性顺序由强到弱的为： ( )( ) A Aa b c d Ba b c d Ba c d b a c d b C Cc a b . d Dc a b . d Db d c a b d c a B讨论讨论2 2（4 4）原电池反应原理与一般氧化还原反应的区别）原电池反应原理与一般氧化还原反应的区别一般一般氧化还原反应：氧化还原反应：

11、得失的电子在氧化剂与还原得失的电子在氧化剂与还原剂之间直接传递，无电流形成，主要以热能释放。剂之间直接传递，无电流形成，主要以热能释放。原电池反应：原电池反应：氧化反应与还原反应在二极分别发氧化反应与还原反应在二极分别发生，有电流形成，主要转化为电能生，有电流形成，主要转化为电能（5 5）原电池原理的应用）原电池原理的应用、加快反应的速率，例：、加快反应的速率，例：、比较金属的活动性强弱，例：、比较金属的活动性强弱，例：、设计原电池，例：、设计原电池，例：（6 6）正、负极的判断方法）正、负极的判断方法 * * * *1 1、两极的得失电子：失电子为负极、两极的得失电子：失电子为负极 反之为正

12、极反之为正极2 2、据电极材料：、据电极材料：一般一般较活泼金属为负极（较活泼金属为负极（K Na K Na CaCa太活泼不作电极），反之为正极太活泼不作电极），反之为正极3 3、电子的流向：电子流出为负极、电子的流向：电子流出为负极 电子流入为电子流入为正极，与电流相反。正极，与电流相反。4 4、溶液中离子的移动方向：阳离子移向正极、溶液中离子的移动方向：阳离子移向正极 阴离子移向负极阴离子移向负极 H2SO4溶液溶液 MgAl NaOH溶液溶液 MgAl例： HNO3溶液溶液CuFeNaCl溶液溶液FeAl一般步骤：一般步骤：、先确定电极材料、先确定电极材料、判断电解质溶液、判断电解质溶

13、液、注意原电池的、注意原电池的4 4个条件，画出装置图个条件，画出装置图（7 7）原电池的设计）原电池的设计根据反应设计原电池，你有哪些可行方案根据反应设计原电池，你有哪些可行方案? ? （ 2Fe2Fe3+3+ + Fe + Fe = 3 Fe = 3 Fe 2+2+ ）负极负极正极正极电解质溶液电解质溶液FeCuCAgFeCl3Fe(NO3)3 Fe2(SO4)3二二. 发展中的化学电源发展中的化学电源干电池碱性电池蓄电池锂离子电池燃料电池1、碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为： Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(

14、 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 B电池正极的电极反应式为： 2MnO2(s)+H2O(1)+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O.2mol电子， 锌的质量理论上减小6.5g预习练习预习练习2.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为：在此电池放电时,负极上发生反应的物质是 (A)Ag(B)Zn(OH)2(C)Ag2O(D)Zn放电充电2Ag + Zn(OH)2 Ag2O + Zn + H2O3. 铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正负极格板

15、铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应为：是惰性材料，电池总反应为：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O放电充电放电时放电时正极的电极反应为：正极的电极反应为：_电解质溶液硫酸的浓度将发生什么变化电解质溶液硫酸的浓度将发生什么变化_当外电路通过当外电路通过1mol 电子的时，理论上负极板的质量会电子的时，理论上负极板的质量会增加增加_g干电池碱性电池（1）干电池结构及电极反应原理）干电池结构及电极反应原理（2）充电电池）充电电池(又称二次电池又称二次电池)Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O(-) (+)负极

16、负极: Pb +SO42- - 2e- = PbSO4 Pb + PbO2 + 4H+ +2SO42- = 2PbSO4 + 2H2O正极正极:PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O铅蓄电池铅蓄电池特点：特点：电池总反应式：电池总反应式：二次电池二次电池,可再次充电使用可再次充电使用氢氧燃料电池氢氧燃料电池(3)(3)燃料电池燃料电池(3)(3)燃料电池燃料电池 新型电池中，电极的导电材料一般多新型电池中，电极的导电材料一般多孔的金属板，负极是通入还原剂的一方，孔的金属板，负极是通入还原剂的一方，正极是通入氧化剂的一方。正极是通入氧化剂的一方。 氢氧燃料电池

17、，电解质溶液为氢氧燃料电池，电解质溶液为30%的氢的氢 氧化钾溶液氧化钾溶液. 正极：正极： O2+ 4e + 2H2O = 4OH- 负极：负极： 2H2 4e + 4OH-= 4H2O总反应式：总反应式： 2H2+O2=2H2O特点：特点：高效高效,环境污染少环境污染少,外加设备供给氧化剂外加设备供给氧化剂若电解质为稀硫酸呢？若电解质为稀硫酸呢？ 写出甲烷燃料电池（电解质溶液为氢氧写出甲烷燃料电池（电解质溶液为氢氧化钾溶液）的电极反应式及总方程式：化钾溶液）的电极反应式及总方程式： 反应后溶液的反应后溶液的pH如何变化？如何变化？若电解质为稀硫酸呢？若电解质为稀硫酸呢？讨论：讨论：1991

18、1991年我国首创以铝空气海水电池作为能源年我国首创以铝空气海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水中数分钟，使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，就会发出耀眼的白光，则电源负极材料为：则电源负极材料为： ，正极材料为：，正极材料为： 。正、负极反应以及总反应方程式分别为：正、负极反应以及总反应方程式分别为： 、 , ,_.Al石墨或活泼性比铝弱的金属材料石墨或活泼性比铝弱的金属材料。 4Al12e-4Al3+3O26H2O12e-12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3（1 1）负极发生氧化反应，正极发生还原反应负极发生氧化反应，正极发生还原反应 （负氧化正还原）负氧化正还原）。（2 2）要注意溶液的）要注意溶液的酸碱性酸碱性，适当的在电极方程式两边，适当的在电极方程式两边 添加添加H+、OH、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒。以遵循电荷守恒和质量守恒。（3 3）要注意电极反应）要注意电极反应产物产物是否与是否与电解质溶液电