化学能与电能的转化电池课件(鲁科版选修)

1、第第3节节 化学能转化为电能化学能转化为电能原电池原电池 第一课时：原电池的工作原理第一课时：原电池的工作原理远古时代人类就学会了用火，物质的燃烧是把 能转化为 能 。 化学热和光教学目标：教学目标： 1、了解原电池的工作原理，能判、了解原电池的工作原理，能判断原电池的正负极，能写出电极反断原电池的正负极，能写出电极反应式。应式。2、通过实验与分析，初步掌握形成、通过实验与分析，初步掌握形成原电池的基本条件。原电池的基本条件。3、学习实验研究的方法，能设计并、学习实验研究的方法，能设计并完成一些基本的化学实验。完成一些基本的化学实验。.复习复习练习练习1请根据在化学必修请根据在化学必修2中所学

2、原电池有中所学原电池有关知识，填空：关知识，填空：右图是一个右图是一个 池，其中池，其中Zn 为为 极，极，Cu为为 极，电极反应极，电极反应分别是分别是Zn: , Cu: ；总反应方为总反应方为 。该装置将该装置将 能转化为能转化为 能。能。请在右图上标出正负极名称和电子的流动请在右图上标出正负极名称和电子的流动方向方向。Zn G Cu 稀硫酸 2H+ +2e- H2e-+-原电原电负负 正正 Zn Zn2+ +2e- Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2化学化学电电活动活动探究探究锌与锌与CuSOCuSO4 4溶液反应中的能量变化与能量转化溶液反应中的能量变化与能量转化实验装置实

3、验装置实验现象实验现象能量变化能量变化锌粒溶解，表面锌粒溶解，表面产生了一层红色产生了一层红色的固体物质；的固体物质； CuSO4溶液颜色溶液颜色变浅，温度升高。变浅，温度升高。化学能转化化学能转化为热能为热能实验实验1.请根据提供的仪器试剂设计实验，完成下表：请根据提供的仪器试剂设计实验，完成下表：试管，温度计，锌粒，试管，温度计，锌粒，CuSO4溶液溶液活动活动探究探究实验实验2.如果锌与溶液的反应是放热反应，请设计实验将该反应所释放如果锌与溶液的反应是放热反应，请设计实验将该反应所释放的能量转化为电能并实施你所设计的实验。的能量转化为电能并实施你所设计的实验。试剂和仪器：试剂和仪器：Cu

4、SOCuSO4 4溶液，锌片，铜片，溶液，锌片，铜片，检流计，导线，大烧杯。检流计，导线，大烧杯。实验方案：实验方案：锌与锌与CuSOCuSO4 4溶液反应中的能量变化与能量转化溶液反应中的能量变化与能量转化活动活动探究探究实验装置图实验装置图实验现象实验现象 1能量能量转化转化工作原理工作原理CuSO4 溶液溶液电流表指针电流表指针发生偏转；发生偏转；锌片溶锌片溶解解,CuSO4溶溶液颜色变浅；液颜色变浅；铜片表面出现铜片表面出现一层红色的固一层红色的固体物质体物质化学化学能转能转化为化为电能电能负极（负极（Zn)：（氧化反应）：（氧化反应）Zn Zn2+ +2e-正极（正极（Cu）：（还原

5、反应）：（还原反应）Cu2+ + 2e- Cu电池反应：电池反应：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu返回返回原电池的工作原理原理分析：原理分析：1、电极反应、电极反应总反应：总反应：Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu氧化反应氧化反应Zn Zn2+2e- 铜锌原电池铜锌原电池电解质电解质溶液溶液失失e-，沿导线传递，有电流产生，沿导线传递，有电流产生还原反应还原反应Cu2+2e- Cu阴离子阴离子阳离子阳离子负极负极正极正极 (阳离子阳离子)外电路外电路内电路内电路总反应总反应:Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu原电池的工作原理原电池的工作原理v 原电池是原电池是_的装置。的装置。v 原电池根

6、据两极活泼性的不同，分为原电池根据两极活泼性的不同，分为_和和_。v 正极：通常是活泼性较弱的金属或非金属导体，电子流正极：通常是活泼性较弱的金属或非金属导体，电子流_（填（填“出出”或或“入入”）的一极，电极上发生）的一极，电极上发生_（填（填“氧化氧化”或或“还原还原”反应）。反应）。v 负极：通常是活泼性较强的金属，电子流负极：通常是活泼性较强的金属，电子流_（填（填“出出”或或“入入”）的一极，电极被）的一极，电极被_（填（填“氧化氧化”或或“还还原原”），电极发生），电极发生_（填（填“氧化氧化”或或“还原还原”反应）。反应）。v工作原理：还原剂（一般为较活泼的金属）发生工作原理：还

7、原剂（一般为较活泼的金属）发生 反应反应,电子电子从较活泼的金属从较活泼的金属(负极负极)通过外电路流向较不活泼的金属通过外电路流向较不活泼的金属(正极正极)，在正极上转移给氧化剂，使氧化剂发生还原反应，从而产生电流。在正极上转移给氧化剂，使氧化剂发生还原反应，从而产生电流。还原还原入入化学能转化为电能化学能转化为电能正极正极负极负极出出氧化氧化氧化氧化氧化氧化原电池的工作原理A锌锌镁镁ZnSO4溶液溶液 如果用比锌活泼的金属镁代替铜片，如果用比锌活泼的金属镁代替铜片，用用ZnSO4溶液代替溶液代替CuSO4溶液与锌组成原电池，如何溶液与锌组成原电池，如何判断正负极？锌片上将发生什么电极反应？

8、判断正负极？锌片上将发生什么电极反应？思考思考二、实验探究形成原电池的条件二、实验探究形成原电池的条件（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件一：形成条件一：活泼性不同的两个电极活泼性不同的两个电极负极：较活泼的金属负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等正极：较不活泼的金属、石墨等第一组实验第一组实验（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件二：电极需插进电解质溶液中形成条件二：电极需插进电解质溶液中第二组实验第二组实验实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件第三组实验第三组实验实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件三：必

9、须形成闭合回路形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）（不可以）a 、有两种活泼性不同的金属作电极（或金属与能导电的非金属或化合物） 注意：燃料电池中两极可选石墨或铂b 、有电解质溶液c 、构成闭合的回路d 、能自发发生氧化还原反应形成原电池的条件：形成原电池的条件： 2.怎样判断电极怎样判断电极?思考思考:1.原电池如何实现电能的转化原电池如何实现电能的转化?Zn+ Zn2+ + 下列装置能否实现化学能向电能的转化？下列装置能否实现化学能向电能的转化？如果不行，将如何改进使其形成原电池？如果不行，将如何改进使其形成原电池？CuZn ZnSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液思考：思考：思考：思考：C

10、uZn ZnSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液 盐桥：在盐桥：在U形管中装满用饱和形管中装满用饱和KCl溶液溶液和琼胶作成的冻胶。和琼胶作成的冻胶。改进的装置：改进的装置：原电池的工作原理交流研讨：交流研讨：1、在盐桥插入之前，检流计指针是否发生偏转？、在盐桥插入之前，检流计指针是否发生偏转？2、在盐桥插入之后，检流计指针是否发生偏转？、在盐桥插入之后，检流计指针是否发生偏转？3、左右烧杯中各发生了什么反应？、左右烧杯中各发生了什么反应？4、该装置与普通锌铜原电池相比，有什么不同的地、该装置与普通锌铜原电池相比，有什么不同的地方？总结得出盐桥的作用和该电池的优点方？总结得出盐桥的作用和该电池的优

11、点.半电池：包括电极材半电池：包括电极材料和电解质溶液，两料和电解质溶液，两个隔离的半电池通过个隔离的半电池通过盐桥连接起来。盐桥连接起来。原电池的工作原理盐桥的作用：盐桥的作用：使使Cl-向锌盐方向移动，向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移向铜盐方向移动，使动，使Zn盐和盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从不断从Zn极流向极流向Cu极，使电流持续传导。极，使电流持续传导。总反应：总反应：Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu原电池的氧化反应和还原反原电池的氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行，应分别在两个电极上进行，两个原电池装置两个原电池装置本质上本质

12、上是完是完全相同的。全相同的。此电池的优点：此电池的优点：1.能产生持续、能产生持续、稳定的电流。稳定的电流。2.电极分离电极分离,避免避免其他反应的发生其他反应的发生;能量更多的转化能量更多的转化为电能为电能.原电池的工作原理练习练习1：为获得较长时间的稳定电流为获得较长时间的稳定电流,如何将由如何将由“Zn-稀稀H2SO4-Cu”组成的原电池（如左下图）进行简单组成的原电池（如左下图）进行简单改装？改装？CuZnH2SO4AZnSO4H2SO4AZn Cu请将氧化还原反应请将氧化还原反应 Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+Zn比比Zn不活泼的金属或石墨不活泼的金属或石墨 CuSO4

13、 、CuCl2等等设计成一个原电池。设计成一个原电池。负极：负极：正极：正极：电解质溶液：电解质溶液：练习练习2：练习练习3：你知道了吗你知道了吗v练习题练习题4.请将右式所表示的氧化还原反应设请将右式所表示的氧化还原反应设计成一个原电池：计成一个原电池： Zn +Cu2+ =Cu + Zn2+ v画出装置图，标出电极材料，指出正负极，画出装置图，标出电极材料，指出正负极，v注明外电路中电子的流向，写出两个电极上注明外电路中电子的流向，写出两个电极上的电极反应。的电极反应。e-参考答案(+)(-) G Zn Cu 或或CCuSO4溶液溶液负极（负极（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应

14、）（氧化反应）正极（正极（Cu或或C）：）： Cu2+ +2e-= Cu （还原反应）（还原反应）随堂检测随堂检测 5、把金属甲和乙分别插入稀硫酸中，观察到、把金属甲和乙分别插入稀硫酸中，观察到金属甲表面有气泡产生，金属乙表面无气泡金属甲表面有气泡产生，金属乙表面无气泡产生，此实验说明甲的金属活动性比乙的产生，此实验说明甲的金属活动性比乙的 ；若把这两种金属用导线连接后平行插入稀硫若把这两种金属用导线连接后平行插入稀硫酸中，则可观察到金属酸中，则可观察到金属 的表面有气泡产生，的表面有气泡产生，一段时间后金属一段时间后金属 的质量减少。的质量减少。强强乙乙甲甲6、已知氧化还原反应、已知氧化还原

15、反应 Cu 2FeCl3 = 2FeCl2 CuCl2，利用这一反应设计一个原电池，画出示意图，利用这一反应设计一个原电池，画出示意图，标出电极材料，电解质溶液，写出电极反应式。标出电极材料，电解质溶液，写出电极反应式。CuCl2FeCl3ACuC正极：正极：负极负极：总反应：总反应：CuCu2+ +2e-2Fe3+2e- 2Fe2+2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+ 练习题练习题8.有关原电池的下列说法中，正确的有关原电池的下列说法中，正确的是（是（ ） A.在正极上发生氧化反应在正极上发生氧化反应 B.化学性质较活泼的金属为负极化学性质较活泼的金属为负极 C.正极是电子流出的极正极是电子流出

16、的极 D.是由电能转化为化学能的装置是由电能转化为化学能的装置课堂练习课堂练习B v2写出下列原电池装置中的电极反应和电池反应。写出下列原电池装置中的电极反应和电池反应。原电池装置原电池装置电极反应电极反应电池反应电池反应负极正极负极正极AH2SO4溶液溶液FeCAAgNO3溶液溶液CuAg课堂检测课堂检测二、化学电源二、化学电源锂电池锂电池干电池干电池叠层电池叠层电池纽扣电池纽扣电池（各类电池）（各类电池）生活中我们常使用各种各样的电池生活中我们常使用各种各样的电池用于用于“神七神七”的太阳能电的太阳能电池池笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池手机专用电池手机专用电池 A A CuZn 稀稀

17、H H2 2SOSO4 4KOH溶液溶液 CH4 O2 2 H2Oa极极 b极极（3）燃料电池）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃料或又称为连续电池，一般以天然燃料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作为负极其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。化学电源分类化学电源分类（2）二次化学电源）二次化学电源 二次电池在放电后经充电可使二次电池在放电后经充电可使电池中的活性物质恢复工作能力。铅蓄电池和可充电电池中的活性物质恢复工作能力。铅蓄电池和可充电电池都是二次电池。电池都是二次电池。

18、（1）一次化学电源）一次化学电源 电池中的反应物质进行一次氧电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用，如干电池。化还原反应并放电之后，就不能再次利用，如干电池。碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵做电解质，结构如图做电解质，结构如图138所示，所示， 其电极反应为：其电极反应为：正极材料上涂有正极材料上涂有棕褐色的棕褐色的PbOPbO2 2，负极材料是海绵负极材料是海绵状的金属铅，两状的金属铅，两极浸在极浸在H H2 2SOSO4 4溶溶液中。写出电极液中。写出电极反应式。反应式。铅蓄电池是铅蓄电池是二次二次电池，能电池，能放电放电又能又能充电充电。 放电是放电是原电池原电池原理；原理； 充电是充电是电解电解原理原理同时将电极产物不断排出电池。同时将电极产物不断排出电池。3.3.氢氧燃料电池氢氧燃料电池交流交流研讨研讨 图图1-3一一10为一种氢氧燃料电池结构为一种氢氧燃料电池结构示意图，电解质溶液为示意图，电解质溶液为KOH溶