高中化学：第二节化学能与电能新人教必修2

新课标人教版课件系列《高中化学》必修２.第二章化学反应与能量第二节化学能与电能.教学目标知识与能力１、理解原电池原理和形成条件。2、通过学生设计完成原电池形成条件的实验,学习实验研究的方法。过程与方法通过学生经历假设与猜想、设计方案、进行实验、总结解释实验现象、得出结论、应用结论解决问题的过程，逐步探究出原电池的原理和构成条件，并学习科学探究的方法，提高学生的科学探究能力。通过小组活动提高学生与他人交流、合作的能力。情感态度与价值观通过本课的学习，发展学生学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘，通过化学史的介绍，使学生理解科学探究的艰辛。培养学生勤于思考、探索求实的科学态度。教学重点：原电池的原理和形成的条件教学难点：原电池的原理.水电站直接从自然界取得的能源称为一次能源.

电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力。.火电站一次能源经加工、转换得到的能源称为二次能源.1,火力发电原理及过程燃烧蒸汽发电机化学能热能

机械能

电能一、化学能与电能的相互转化.水电17.6%其他1.2%2001年我国发电总量构成图火力81.2%火力发电仍将居首位什么是火力发电？火电站的工作原理如何?.化学能热能机械能电能燃烧蒸汽发电机火力发电的原理分析。.2、火力发电的化学深层本质分析燃烧氧化还原反应氧化剂与还原剂之间发生电子的转移火力发电将化学能经一系列能量转化为电能旧键断裂和新键形成、体系能量变化过程关键本质本质引起.[实验2-4]原电池原理探究步骤讨论与交流1.将Zn片插入稀H2SO4Zn片和Cu片上现象有何差别?2.将Cu片插入稀H2SO43.Zn片和Cu片接触插入稀H2SO4(不接电流表)Cu片上有何现象?推测原因.4.Zn片和Cu片用导线连接(中间接电流表)插入稀H2SO4(偏向?)电流表指针有何变化?说明了什么?5.尝试用干电池判断实验4中的正负极说明你判断的方法?.化学能电能？（看书P35页第二、三段，回答问题）1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转换为电能。2、把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。3、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。4、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，化学物质的选择。5、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。.

Zn2+

+

负极

正极

-

Zn

Cu电流表SO42-H+H+e-IH2.[实验现象]：铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，电流表的指针发生偏转。[实验结论]：导线中有电流通过.

离子方程式思考问题寻找答案组内交流列出想法

演示探究实验现象Cu起传导电子的作用。可用电流表测电流及方向。Zn+2H+=Zn2++H2↑稀H2SO4ZnCu大量气泡从铜片逸出，锌片部分溶解1.H+得到的电子是Cu失去的吗？2.在这个过程中Cu起什么作用？3.你怎样才能知道导线中有电子通过？.

解释实验现象思考问题寻找答案组内交流列出想法演示探究实验现象化学能直接转化为电能1.电子从Zn到H+经历了哪些途径？2.你认为这个过程能量是如何转化的？锌表面无气泡，铜表面有气泡，电流表发生偏转。电子由Zn导线铜片H+定向移动产生电流，故电流表的指针发生偏转AZnCu稀H2SO4.①定义：能把化学能转变为电能的装置，叫做原电池。②原电池的电极电极电极材料反应类型电子流动方向负极还原性较强的金属氧化反应电子流出（流向正极）的一极正极还原性较弱的金属还原反应电子流入（来自负极）的一极.③构成原电池的条件★有两种活动性不同的金属（或非金属单质）作电极★电极材料均插入电解质溶液中★两极相连形成闭合电路④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）通过外电路流向较不活泼的金属（正极）..⑤判断原电池正、负极的方法＊由组成原电池的两极材料判断：一般是活泼的金属为负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极＊根据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。＊根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。.锌片插入稀硫酸中，被腐蚀。（化学腐蚀）锌片在锌,铜（稀硫酸）原电池中作为负极，也被腐蚀。（电化学腐蚀）哪个更快？原电池的负极被腐蚀得更快。分析锌,铁（稀硫酸）原电池中的电极反应。你感受到作为正极，铁被保护了吗？原电池的金属正极被保护。.原电池设计思路：①释放能量的氧化还原反应（放热反应）

②

通常须两活性不同的电极

③

电解质溶液

④

还原剂在负极失电子，发生氧化反应；氧化剂在正极得电子,发生还原反应．化学能与电能的相互转化电能化学能原电池电解.原电池“负极出电子，电子回正极”

2、变化:

活泼金属→发生氧化反应→向外线路提供电子→原电池的负极；

不活泼金属（或石墨）→发生还原反应→接受外线路提供的电子→原电池的正极。小结：原电池1、定义:把化学能转变为电能的装置.必发生失电子的氧化反应必发生得电子的还原反应.4、原电池的构成条件

①两种活泼性不同的金属（或一种金属和另一种非金属导体）构成电极。②电解质溶液。③电极用导线相联构成闭合回路。3、化学电池的组成:正极、负极、电解质溶液以及容器。5,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）通过外电路流向较不活泼的金属（正极）

氧化还原反应.CH2SO4（不可以）（不可以）（可以）（不可以）例2.（可以）（不可以）形成条件二：电极需插进电解质溶液中；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：必须形成闭合回路（不可以）.说说原电池是由几部分构成AZnCuH2SO4AZnCH2SO4AZnCu酒精ZnH2SO4ACuH2SO4试着说说原电池的构成条件是什么？AZnZnH2SO4AZnFeH2SO4ACuCuH2SO4AZnCuHCl①②③④⑤⑥⑦⑧.实验探究AZnCuH2SO4AZnCH2SO4AZnZnH2SO4AZnFeH2SO4ACuCuH2SO4原电池①②③④电流表指针偏转区别结论不偏转偏转两极材料不同有两种活泼性不同的金属（或非金属）作电极不偏转偏转①②④③.实验探究AZnCuH2SO4AZnCu酒精AZnCuHCl原电池⑤⑥电流表指针偏转区别结论不偏转溶液不同电极材料均插入电解质溶液中偏转⑤⑥.电流表指针⑦-⑧组偏转区别结论不偏转容器不同两极相连形成闭合电路实验探究AZnCuH2SO4ZnH2SO4ACuH2SO4⑦⑧.练习⒈判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式。①②③(×)(×)(√)2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑.⑤④(√)(√)负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++Cu或Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4.⑦⑥(×)(√)负极：正极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu.⑧(√)负极：正极：总反应：Fe－2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑或Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑.2、将锌片和铜片用导线连接置于同一稀H2SO4溶液中，下列各叙述正确的是（）A、正极附近（SO42-）的浓度逐渐增大B、负极附近（SO42-）的浓度逐渐增大C、正极负极附近基本不变D、锌片、铜片同时有气泡冒出时，说明锌片不纯。BD.3、把a、b、c、d四种金属片浸泡在稀H2SO4中用导线两两相连可以组成各种原电池，若a、b相连时a为负极；c、d相连时，c为负极，a、c相连时，a为正极，b、d相连时，b为负极，则这四种金属的活动性顺序为（）A、a＞b＞c＞dB、a＞c＞b＞dC、b＞d＞c＞aD、c＞a＞b＞dD.4.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()A.MgB.FeC.AlD.CuB5.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的PH()A.不变B先变大后变小C逐渐变大D.逐渐变小C.6.一个电池反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,该反应的的原电池正确组合是（）CABCD正极ZnCuCuFe负极CuZnZnZn电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl.6,判断原电池正、负极的方法＊由组成原电池的两极材料判断：一般是活泼的金属为负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极＊根据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。＊根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。.二、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.锂电池锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。.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负极：Zn—2e-==Zn2+正极：2NH4++2e-==2NH3↑+H2↑Zn+

2NH4+==Zn2++2NH3↑+H2↑电池总反应式：特点：a：一次性电池，不可逆b：用KOH代替NH4Cl能提高性能，延长寿命.2.充电电池又称二次电池，能够重复使用至一定的周期。铅蓄电池：最早使用的充电电池。

镍镉充电电池：它是一种体积少，具有残留性记忆的充电电池，可重复使用500次以上。铅蓄电池.汽车用蓄电池锂离子电池锂离子电池：它是新一代可充电的绿色电池，现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗电器的主流。..铅蓄电池电极反应：负极：Pb+SO42-—2e-＝PbSO4正极：PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O

铅蓄电池充电和放电的总化学方程式：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电.氢氧燃料电池3.燃料电池..新型燃料电池燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池.氢氧燃料电池：它是一种高效、环境友好的发电装置。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。电极反应为负极：2H2+4OH--4e-4H2O正极：O2+2H2O+4e-4OH-总反应：2H2+O2＝2H2O.燃料电池

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，正极是通入氧化剂的一方。

氢氧燃料电池，电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液.

正极：O2+4e+2H2O===4OH-

负极：2H2–4e+4OH-===4H2O总反应式：2H2+O2==2H2O特点：高效,环境污染少,外加设备供给氧化剂.4、镍铬电池

特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。NiO2（S）+Cd（S）+2H2O（L）=Ni（OH）2（S）+Cd（OH）2（S）Ag2O（S）+Cd（S）+H2O（L）=2Ag（S）+Cd（OH）2（S）.其他电池空气电池.KOH溶液H2O2H2Oab例,1969年美国“阿波罗11号”登月成功。飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。a是

极，b是

极负正

.若将氢氧燃料电池电解质为KOH电极反应式该如何写？总反应式：2H2+O2==2H2O正极：O2+2H2O+4e-==4OH-负极：2H2–4e-＋4OH-==4H2O.练习1.废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是()A．锌B．汞C．石墨D．二氧化锰2.实验室中制取氢气，最好的方法是()A．纯锌与稀硫酸反应B．纯锌与浓硫酸反应C．纯锌与稀盐酸反应D．粗锌(含铜、银)与稀硫酸反应BD.3.某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，则该金属可能为()A．铝B．铜C．锡D．硅4.已知空气-锌电池的电极反应为：锌片：Zn+20H--2e-=ZnO+H20石墨：02+2H20+4e-=40H-根据此判断，锌片是()A．负极，并被氧化B．负极，并被还原C．正极，并被氧化D．正极，并被还原AC.5.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，该反应的原电池的组成正确的是()

C.6.由铝，铁，铜，银和稀硫酸，可以组成原电池的总数为()A．3种B．4种C．5种D．6种7.表明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的叙述正确的是()A．在氧化还原反应中，甲失电子比乙失电子多B．甲比乙同价态的阳离子的氧化性强C．甲能与稀盐酸反应生成氢气而乙不能D．将甲与乙组成原电池时，甲为正极BC.8.X，Y，Z都是金属，把X浸AZ的硝酸溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为负极。X，Y，Z三种金属的活动性顺序为()A．X>Y>ZB．X>Z>YC．Y>X>ZD．Y>Z>X9.对于锌一铜一稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1mol电子通过时，理论上的两极变化是()①锌片溶解了32.5g②锌片增重32.5g③铜片上析出lgH2④铜片上析出1molH2A．①和③B．①和④C．②和③D．②和④CA.10.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，正极是

，发生

，