化学必修二1化学能与电能（3课时）

新课标必修二第二章第二节化学能与电能

第一课时昭苏县高级中学：苏静春第一页，共六十八页。导线能导电是因为有电子的定向移动；溶液能导电是因为有离子的定向移动。所以，要产生电自由电子或自由离子是关键。电能也是一种能量！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。三句话第二页，共六十八页。长江三峡水利枢纽工程是我国具有防洪、发电、航运等综合效益的特大型工程，枢纽主要建筑物由大坝、电站、通航等建筑物三大部分组成，泄洪坝段位于河床中部，两侧为发电站。三峡工程位于中国湖北省宜昌市三斗坪,是世界最大的水利枢纽工程，大坝为混凝土重力坝，坝轴线全长约为2309米，水库正常蓄水位175米,总库容393亿立方米。第三页，共六十八页。2001年我国发电量构成图

资料：若用火力发电每年可向空气中排放二氧化碳1亿吨，二氧化硫200万吨，一氧化碳1万吨，氮氧化合物37万吨，工业废渣约1200万吨以上。火力发电厂能量转化：化学能→热能→机械能→电能。第四页，共六十八页。火力发电原理及过程燃烧蒸汽发电机化学能热能

机械能

电能第五页，共六十八页。问题：

我们最先想到的应该是氧化还原反应，因为只有氧化还原反应才有电子的转移！电子的定向移动或离子的定向移动就可以导电！思考：能否将化学能直接转化为电能？动动手做实验第六页，共六十八页。⑴,将Zn片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？⑵,将Cu片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？演示探究第七页，共六十八页。⑷，若将Zn片,Cu片用一导线连接再浸在H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？⑶，将一Zn片,Cu片平行插入H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？第八页，共六十八页。⑸，导线间接一电流计有何现象产生？为什么？⑹，用一干电池连接电流计验证电子流向，确定Zn片,Cu片的正负极是怎样的？第九页，共六十八页。的化学能转化为装置就叫原电池。把电能原电池、锌片：Zn－2e－＝Zn2+（氧化反应）铜片：2H++2e－＝H2↑（还原反应）电子由锌片经导线流向铜片

第十页，共六十八页。原电池的工作原理是什么？第十一页，共六十八页。第十二页，共六十八页。第十三页，共六十八页。氧化反应Zn-2e-=Zn2+

铜锌原电池电解质溶液失e,沿导线传递，有电流产生还原反应2H++2e-=H2↑阴离子阳离子总反应：负极正极2H++2e-=H2↑Zn－2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）第十四页，共六十八页。ZnFeCCuCZnFeZn稀H2SO4稀H2SO4稀H2SO4乙醇GGGG

按下列要求进行实验，观察现象解释原因。探究实验第十五页，共六十八页。ZnZnZnFe稀H2SO4稀H2SO4GG

若两个电极分别插在两个西红柿上呢？第十六页，共六十八页。2.构成原电池的条件是什么？有活泼性(1)不同的两种金属或者一种金属与一种非金属导体(如石墨)作电极，并用导线连接或直接接触。或者一种金属与一种氧化物等⑵两电极都插入电解质溶液（酸、碱、盐）中

构成闭合回路。两极一液成回路第十七页，共六十八页。⑶在电极表面上发生有电子转移的化学反应，即氧化—还原反应。第十八页，共六十八页。明确①、②、正负两极上进出电子总数相等，椐此电子守恒原理可进行两极上物质变化的计算。③、利用原电池原理可制作各种电池，如干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池…。原电池的工作原理是将氧化、还原两反应分割在正负两极同时不同地进行，电子从负极定向流入正极，从而产生了电流。第十九页，共六十八页。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↑第二十页，共六十八页。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++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO4第二十一页，共六十八页。⑦⑥(×)(∨)负极：正极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu第二十二页，共六十八页。2.如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是3。试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池⑴.Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag⑵.2Fe3++Fe=3Fe2+(D)(Zn∣AgNO3∣C)(Fe∣Fe2(SO4)3∣C)A.铁圈和银圈左右摇摆不定；B.保持平衡状态；C.铁圈向下倾斜；D.银圈向下倾斜；第二十三页，共六十八页。本节要点:1，什么是原电池？2，构成原电池的条件是什么？3，原电池的正负极和电子流向如何断？4，原电池的工作原理是什么？小结第二十四页，共六十八页。作业：在作业本上画出Zn-Cu-H2SO4原电池装置图，并标注电子流向，离子流向，内电路，外电路，电极反应，氧化/还原反应等。第二十五页，共六十八页。

新课标必修二第二章第二节化学能与电能

第二课时昭苏县高级中学：苏静春第二十六页，共六十八页。负极正极Zn-2e-====Zn2+2H++2e-====H2还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应还原剂失去的电子从锌极流出流入铜极经外电路Zn2+H+SO42-电流方向思考:构成原电池的条件有哪些呢？第二十七页，共六十八页。氧化反应Zn-2e-=Zn2+

铜锌原电池电解质溶液失e,沿导线传递，有电流产生还原反应2H++2e-=H2↑阴离子阳离子总反应：负极正极2H++2e-=H2↑Zn－2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）第二十八页，共六十八页。注意几个问题：负极失电子（氧化反应），正极得电子（还原反应）。电解质有时参与电极反应。两极一液成回路。电子流向：负极到正极电流流向：正极到负极溶液中离子移动方向：阳离子到正极阴离子到负极第二十九页，共六十八页。（1）电极材料：活泼性强的金属为负极，活泼性弱或惰性电极为正极。（2）电流方向或电子流向：外电路（导线）上，电流由正极流向负极，电子由负极到正极。（3）电极反应：负极失电子，发生氧化反应；正极得电子，发生还原反应。（4）电解质溶液中离子定向移动：阳离子移向正极，阴离子移向负极。（5）现象：溶解的一极为负极，增重或有气泡产生的一极为正极。电极材料外电路电子流向外电路电流流向电极反应电解质溶液中离子流向表面现象负极较活泼的一极电子流出的一极电流流入的一极氧化反应阴离子流向的一极溶解或质量较少的一极正极较不活泼的一极电子流入的一极电流流出的一极还原反应阳离子流向的一极增重或有气泡的一极一、原电池正负极的判断第三十页，共六十八页。第三十一页，共六十八页。第三十二页，共六十八页。（1）加快反应速率。如实验室用Zn和稀硫酸制取H2，可加入少量CuSO4，使产生H2速率加快。（2）比较金属活泼性。原电池中，一般活泼性强的金属为负极，活泼性弱的金属为正极。二、原电池原理的应用第三十三页，共六十八页。（3）设计原电池。理论上说，任何氧化还原反应都可以设计成原电池。如Cu+2FeCl3====2FeCl2+CuCl2，可用Cu作负极，C作正极，FeCl3溶液为电解质构成原电池。第三十四页，共六十八页。第三十五页，共六十八页。作业练习册43页-d-46页+能力提升第3、4题谢谢聆听！第三十六页，共六十八页。空气电池锂电池第二节化学能与电能第三课时昭苏县高级中学：苏静春第三十七页，共六十八页。电极材料电子流向反应类型组成负极正极电解质相对活泼的金属流出电子氧化反应酸、碱或盐的溶液相对不活泼的金属（或能导电的非金属）流入电子还原反应原电池的组成

复习第三十八页，共六十八页。普通锌锰电池碱性电池

镍镉电池小型高性能燃料电池

锂离子电池镍氢电池

第三十九页，共六十八页。干电池

上图是锌－锰干电池第四十页，共六十八页。干电池负极：Zn–2e-=Zn2+（负极）（正极）2NH4++2e-=2NH3+H2总反应：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2正极：锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2

和

H2O等第四十一页，共六十八页。干电池负极：Zn–2e-=Zn2+（负极）（正极）正极：2NH4++2e-=2NH3+H2总反应：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2其他干电池：碱性锌-锰干电池、银-锌纽扣电池等优点：携带方便缺点：电量小，污染大锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2

和

H2O等第四十二页，共六十八页。2、蓄电池ks5u精品课件（1）铅蓄电池正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中。写出电极反应式。第四十三页，共六十八页。第四十四页，共六十八页。铅蓄电池第四十五页，共六十八页。铅蓄电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O第四十六页，共六十八页。铅蓄电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O其他蓄电池：镍-镉蓄电池、银-锌蓄电池等优点：可反复使用

缺点：污染大第四十七页，共六十八页。

随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。

体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。第四十八页，共六十八页。银锌电池正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。反应式为：2Ag+Zn(OH)2

Zn+Ag2O+H2O

写出电极反应式。充电放电1970-1975,开发了先进的银锌、镍镉电池技术。1975-1983,为美国海军生产潜水艇用银锌电池。1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。1998-1992,为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。第四十九页，共六十八页。镉镍电池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2

放电充电负极材料：Cd，正极材料：涂有NiO2

，电解质：KOH溶液。反应式如下：写出电极反应式。第五十页，共六十八页。氢氧燃料电池第五十一页，共六十八页。氢氧燃料电池Pt电极H2O2氢氧燃料电池模拟KOH航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用Pt做电极，KOH溶液做电解液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极反应。若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应第五十二页，共六十八页。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第五十三页，共六十八页。第五十四页，共六十八页。燃料电池

把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”2H2+O2===2H2O点燃氢氧燃料电池多孔性金属电极，具有催化性能第五十五页，共六十八页。燃料电池

把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”2H2+O2===2H2O点燃氢氧燃料电池

常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝-空气燃料电池、熔融盐燃料电池等优点：效率高、无污染，装置可持续使用多孔性金属电极，具有催化性能第五十六页，共六十八页。介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性负极正极中性负极

正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=4H2O2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-【知识拓展】第五十七页，共六十八页。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。第五十八页，共六十八页。锂电池干电池叠层电池纽扣电池各类电池第五十九页，共六十八页。减少污染节约资源第六十页，共六十八页。

熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32-→4CO2+4e-

阴极反应式：________________________

总电池反应式：______________________练习与巩固2CO+O2→2CO2O2+2CO2+4e-→2CO32-

第六十一页，共六十八页。

随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是

A．利用电池外壳的金属材料

B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染

C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品

D．回收其中石墨电极练习与巩固答案为B第六十二页，共六十八页。家庭小实验（教材107页）在一瓣橘子上相隔0.5cm分别插一小段铜片和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接触耳机的两极，试试能否听到“嘎嘎”声。能够从耳机中听到“嘎嘎”声，说明了什么？用其他金属、水果、液体再试一试。第六十三页，共六十八页。研究性课题（教材106页）调查常用电池