1、新課標人教版課件系列,高中化學(xué) 必修,第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量,第二節(jié) 化學(xué)能與電能,教學(xué)目標,知識與能力 、 理解原電池原理和形成條件。2、 通過學(xué)生設(shè)計完成原電池形成條件的實驗,學(xué)習(xí)實驗研究的方法。 過程與方法 通過學(xué)生經(jīng)歷假設(shè)與猜想、設(shè)計方案、進行實驗、總結(jié)解釋實驗現(xiàn)象、得出結(jié)論、應(yīng)用結(jié)論解決問題的過程，逐步探究出原電池的原理和構(gòu)成條件，并學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。通過小組活動提高學(xué)生與他人交流、合作的能力。 情感態(tài)度與價值觀 通過本課的學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，樂于探究物質(zhì)變化的奧秘，通過化學(xué)史的介紹，使學(xué)生理解科學(xué)探究的艱辛。培養(yǎng)學(xué)生勤于思考、探索求實的科學(xué)態(tài)度。

2、 教學(xué)重點：原電池的原理和形成的條件 教學(xué)難點：原電池的原理,水電站,直接從自然界取得的能源稱為一次能源,電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱為電力。,火電站,一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到的能源稱為二次能源,1,火力發(fā)電原理及過程,燃燒,蒸汽,發(fā)電機,一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化,2001年我國發(fā)電總量構(gòu)成圖,火力81.2%,火力發(fā)電仍將居首位,什么是火力發(fā)電？ 火電站的工作原理如何?,2、火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析,燃燒,氧化還原反應(yīng),氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移,火力發(fā)電,將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能,舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化,過程,關(guān)鍵,本質(zhì),本質(zhì)

3、,引起,實驗2-4 原電池原理探究,1、當氧化劑和還原劑直接接觸進行反應(yīng)時，化學(xué)能要經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換為電能。 2、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個不同區(qū)域進行。 3、需要在氧化劑和還原劑之間架設(shè)橋梁使電子從氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。 4、考慮氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的條件和環(huán)境，化學(xué)物質(zhì)的選擇。 5、從電學(xué)角度考慮儀器選擇和組裝問題。,Zn2+,+,負極,正極,-,Zn,Cu,電流表,實驗現(xiàn)象：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷溶 解，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。,實驗結(jié)論：導(dǎo)線中有電流通過,演示探究,Cu起傳導(dǎo)電子的作用。 可用電流表測電流及方向。,Zn + 2H+ = Zn 2+

4、 +H2,大量氣泡從銅片逸出，鋅片部分溶解,1.H+得到的電子是Cu失去的嗎？ 2.在這個過程中Cu起什么作用？ 3.你怎樣才能知道導(dǎo)線中有電子通過？,演示探究,化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,1.電子從Zn到H+經(jīng)歷了哪些途徑？ 2.你認為這個過程能量是如何轉(zhuǎn)化的？,鋅表面無氣泡， 銅表面有氣泡， 電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)。,定義：能把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b 置，叫做原電池。,原電池的電極,構(gòu)成原電池的條件,有兩種活動性不同的金屬（或非金屬單質(zhì)） 作電極 電極材料均插入電解質(zhì)溶液中 兩極相連形成閉合電路,原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)： 較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑 的金屬（負極）通過外電路流向較不活潑 的金屬（正

5、極）,你知道了嗎？,哈哈！化學(xué)也能解決醫(yī)學(xué)問題？,判斷原電池正、負極的方法,由組成原電池的兩極材料判斷：,一般是活潑的金屬為負極 活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極,根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷：,電流是由正極流向負極； 電子流動方向是由負極流向正極。,根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：,原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)， 正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。,鋅片插入稀硫酸中，被腐蝕。（化學(xué)腐蝕）,鋅片在鋅,銅（稀硫酸）原電池中作為負極，也被腐蝕。（電化學(xué)腐蝕）,哪個更快？,原電池的負極被腐蝕得更快。,分析鋅,鐵（稀硫酸）原電池中的電極反應(yīng)。,你感受到作為正極，鐵被保護了嗎？,原電池的金屬正極

6、被保護。,原電池設(shè)計思路：,釋放能量的氧化還原反應(yīng)（放熱反應(yīng)）, 通常須兩活性不同的電極, 電解質(zhì)溶液, 還原劑在負極失電子，發(fā)生氧化反 應(yīng)；氧 化劑在正極得電子,發(fā)生還原反應(yīng),化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化,原電池,“負極出電子，電子回正極”,2、變化: 活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng)向外線路提供電子原電池的負極； 不活潑金屬（或石墨）發(fā)生還原反應(yīng)接受外線路提供的電子原電池的正極。,小結(jié)：原電池 1、定義:把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.,必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),必發(fā)生得電子的還原反應(yīng),4、原電池的構(gòu)成條件,兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和 另一種非金屬導(dǎo)體）構(gòu)成電極。 電解質(zhì)溶液。 電極用導(dǎo)線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路。

7、,3、化學(xué)電池的組成: 正極、負極、電解質(zhì)溶液以及容器。,5,原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)： 較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑的金屬（負極）通過外電路流向較不活潑的金屬（正極）,氧化還原反應(yīng),C,H2SO4,（不可以）,（不可以）,（可以）,（不可以）,例2,（可以）,（不可以）,形成條件二：電極需插進電解質(zhì)溶液中；,實驗探究形成原電池的條件,實驗探究形成原電池的條件,形成條件三：必須形成閉合回路,（不可以）,說說原電池是由幾部分構(gòu)成,試著說說原電池的構(gòu)成條件是什么？, , ,實驗探究,不偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn),兩極材料不同,有兩種活潑性不同的金 屬（或非金屬）作電極,不偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn),實驗探究,不偏轉(zhuǎn),溶液不同

8、,電極材料均插入 電解質(zhì)溶液中,偏轉(zhuǎn),不偏轉(zhuǎn),容器不同,兩極相連形成閉合電路,實驗探究,練習(xí),判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應(yīng)式。,(),(),(),2H+2e-H2,負極：,總反應(yīng)：,正極：,Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,(),(),負極：,正極：,總反應(yīng)：,正極：,負極：,總反應(yīng)：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+Zn2+H2,Fe2e-Fe2+,Cu2+2e-Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,或 Fe+CuSO4Cu+FeSO4,(),(),負極：,正極：,總反應(yīng)：,Zn2e-Zn2+,Cu2+2e

9、-Cu,Zn+Cu2+Zn2+Cu,或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,(),負極：,正極：,總反應(yīng)：,Fe2e-Fe2+,2H+2e-H2,Fe+2H+ Fe2+H2,或 Fe+H2SO4FeSO4+H2,2、將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接置于同一稀 H2SO4溶液中，下列各敘述正確的是（ ） A、正極附近（SO42-）的濃度逐漸增大 B、負極附近（SO42-）的濃度逐漸增大 C、正極負極附近基本不變 D、鋅片、銅片同時有氣泡冒出時，說明鋅片 不純。,BD,3、把a、b、c、d四種金屬片浸泡在稀H2SO4 中用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種 原電池，若a、b相連時a為負極；c、d相 連時，c為負極，a、

10、c相連時，a為正極，b、d相連時，b為負極，則這四種金屬 的活動性順序為（ ） A、abcd B、acbd C、bdca D、cabd,D,4.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時，鋅為負極，此金屬是( ) A.Mg B.Fe C.Al D.Cu,B,5.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質(zhì)溶液的 pH( ) A.不變 B先變大后變小 C逐漸變大 D.逐漸變小,C,6.一個電池反應(yīng)的離子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu, 該反應(yīng)的的原電池正確組合是（ ）,C,6,判斷原電池正、負極的方法,由組成原電池的兩極材料判斷：,一般是活潑的金屬為負極 活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)

11、電的非金屬為正極,根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷：,電流是由正極流向負極； 電子流動方向是由負極流向正極。,根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：,原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)， 正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。,二、發(fā)展中的化學(xué)電源,鋰電池,鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負極相比較，使用壽命大大延長。,干電池,堿性電池,1、干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理,干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理,負極：Zn 2e- = Zn2+,正極：2NH4+ + 2e- = 2NH3+H2,Zn + 2NH4+ = Zn2+2NH3+H2,電池總反應(yīng)式：,特點：,a：一次性電池，不可逆 b：用K

12、OH代替NH4Cl能提高 性能，延長壽命,2.充電電池 又稱二次電池，能夠重復(fù)使用至一定的周期。 鉛蓄電池：最早使用的充電電池。 鎳鎘充電電池：它是一種體積少，具有殘留性記憶的 充電電池，可重復(fù)使用500次以上。,鉛蓄電池,汽車用蓄電池,鋰離子電池,鋰離子電池：它是新一代可充電的綠色電池，現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動電話、攝像機等低功耗電器的主流。,鉛蓄電池電極反應(yīng)： 負極：Pb + SO42-2e-PbSO4 正極：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- PbSO4 + 2H2O,鉛蓄電池充電和放電的總化學(xué)方程式： PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O,放電

13、 充電,氫氧燃料電池,3.燃料電池,新型燃料電池,燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池,氫氧燃料電池：它是一種高效、環(huán)境友好 的發(fā)電裝置。它的電極材料一般為活性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極，活性炭 電極等。電極反應(yīng)為 負極：2H2 + 4OH- - 4e- 4H2O 正極：O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 總反應(yīng)：2H2 + O22H2O,燃料電池,新型電池中，電極的導(dǎo)電材料一般多孔的金屬板，負極是通入還原劑的一方，正極是通入氧化劑的一方。,氫氧燃料電池，電解質(zhì)溶液為30%的氫 氧化鉀溶液. 正極： O2+

14、 4e + 2H2O = 4OH- 負極： 2H2 4e + 4OH-= 4H2O,總反應(yīng)式： 2H2+O2=2H2O,特點：,高效,環(huán)境污染少,外加設(shè)備供給氧化劑,4、鎳鉻電池,特點：比鉛蓄電池耐用，可密封反復(fù)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）,其他電池,空氣電池,例,1969年美國“阿波羅11號”登月成功。飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。 a是 極， b是

15、極,負,正,若將氫氧燃料電池 電解質(zhì)為KOH電極反應(yīng)式該如何寫？,總反應(yīng)式：2H2 + O2 = 2H2O,正極：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,負極：2H2 4e-4OH- =4H2O,練習(xí),1.廢電池的污染引起人們的廣泛重視，廢電池中對環(huán)境形成污染的主要物質(zhì)是( ) A鋅 B汞 C石墨 D二氧化錳 2.實驗室中制取氫氣，最好的方法是( ) A純鋅與稀硫酸反應(yīng) B純鋅與濃硫酸反應(yīng) C純鋅與稀鹽酸反應(yīng) D粗鋅(含銅、銀)與稀硫酸反應(yīng),B,D,3.某金屬能和鹽酸反應(yīng)生成氫氣，該金屬與鋅組成原電池時，鋅為負極，則該金屬可能為( ) A鋁 B銅 C錫 D硅 4.已知空氣-鋅電池的電極反

16、應(yīng)為： 鋅片：Zn+20H-2e-=ZnO+H20 石墨：02+2H20+4e-=40H- 根據(jù)此判斷，鋅片是( ) A負極，并被氧化 B負極，并被還原 C正極，并被氧化 D正極，并被還原,A,C,5.一個原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2+Cu，該反應(yīng)的原電池的組成正確的是( ),C,6.由鋁，鐵，銅，銀和稀硫酸，可以組成原電池的總數(shù)為( ) A3種 B4種 C5種 D6種 7.表明金屬甲的活動性比金屬乙的活動性強的敘述正確的是( ) A在氧化還原反應(yīng)中，甲失電子比乙失電子多 B甲比乙同價態(tài)的陽離子的氧化性強 C甲能與稀鹽酸反應(yīng)生成氫氣而乙不能 D將甲與乙組成原電池時，甲為正

17、極,B,C,8. X，Y，Z都是金屬，把X浸A Z的硝酸溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成原電池時，Y為負極。X，Y，Z三種金屬的活動性順序為( ) AXYZ BXZY CYXZ DYZX 9.對于鋅一銅一稀硫酸組成的原電池裝置中，當導(dǎo)線中有1 mol電子通過時，理論上的兩極變化是( ) 鋅片溶解了32.5 g鋅片增重32.5 g銅片上析出l g H2 銅片上析出1 mol H2 A和 B和 C和 D和,C,A,10.由銅、鋅和稀硫酸組成的原電池中，正極是 ，發(fā)生 ，電極反應(yīng)是 ； 負極是 ， 發(fā)生 ， 電極反應(yīng)是 ，總的反應(yīng)式(離子方程式)是 。 11.干電池與充電電池的本質(zhì)區(qū)別在于： ；而燃料電池與干電池或蓄電池的主要差別在于 。,銅,還原反應(yīng),2H+2e-=H2,鋅,氧化反應(yīng),Zn-2e-=Zn2+,Zn+2H+= Zn2+H2,內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)是否可逆,反應(yīng)是否能連續(xù)進行,12.據(jù)報道，鋅電池可能取代目前廣泛應(yīng)用的鉛蓄電池，因