化學(xué)必修2第二章第二節(jié)原電池詳細(xì)教案

1、第二節(jié)第二節(jié) 化學(xué)能與電能化學(xué)能與電能第二章化學(xué)反應(yīng)與能量第二章化學(xué)反應(yīng)與能量第一課時(shí)第一課時(shí)1,火力發(fā)電原理及過程火力發(fā)電原理及過程燃燒燃燒蒸汽蒸汽發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)化學(xué)能化學(xué)能 熱能熱能 機(jī)械能機(jī)械能 電能電能一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化a.a.我國煤炭資源相對(duì)豐富我國煤炭資源相對(duì)豐富, ,廉價(jià)方便廉價(jià)方便. .b.b.設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、選址方便設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、選址方便a.a.煤的簡(jiǎn)單燃燒太可惜煤的簡(jiǎn)單燃燒太可惜b.b.排出大量的溫室氣體排出大量的溫室氣體. .C.C.燃燒產(chǎn)生的氣體嚴(yán)重污染環(huán)境燃燒產(chǎn)生的氣體嚴(yán)重污染環(huán)境 d.d.煤作為固體燃料燃燒反應(yīng)速率小、熱

2、利用效率低煤作為固體燃料燃燒反應(yīng)速率小、熱利用效率低e.e.儲(chǔ)量有限儲(chǔ)量有限 實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象結(jié)論或解釋 鋅片上有氣泡鋅片上有氣泡銅片上無氣泡銅片上無氣泡銅與稀硫酸不反應(yīng)銅與稀硫酸不反應(yīng)銅片上有氣泡銅片上有氣泡? ?電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)導(dǎo)線中有電流通過導(dǎo)線中有電流通過鋅與稀硫酸反應(yīng)鋅與稀硫酸反應(yīng)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2Cu鋅片上沒有氣泡鋅片上沒有氣泡Zn Zn 片被腐蝕片被腐蝕如何解釋上述現(xiàn)象？如何解釋上述現(xiàn)象？Zn比比Cu易失電子，形成易失電子，形成Zn2+進(jìn)入溶液，進(jìn)入溶液，Zn片溶解片溶解Zn失去的電子沿導(dǎo)線定向運(yùn)動(dòng)，形成電流失去的電子沿導(dǎo)線定向運(yùn)動(dòng)，形成電

3、流H+運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到Cu片上得到電子形成氫氣。片上得到電子形成氫氣。發(fā)生了哪些化學(xué)反應(yīng)？發(fā)生了哪些化學(xué)反應(yīng)？Zn - - 2e- - = Zn2+ 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 2H+ + 2e- = H2 還原反應(yīng)還原反應(yīng) Zn+2H+=Zn2+ H2通過上述裝置，此氧化還原反應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)能就轉(zhuǎn)化成了電能通過上述裝置，此氧化還原反應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)能就轉(zhuǎn)化成了電能總的離子反應(yīng)方程式總的離子反應(yīng)方程式化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔艿难b置的裝置2、原電池、原電池一化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能一化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能(1) 原電池的工作原理：原電池的工作原理： (2)、組成原電池的條件：、組成原電池的條件：電極電極電極材料電極材料電

4、極反應(yīng)電極反應(yīng)反應(yīng)類型反應(yīng)類型電池總反應(yīng)式電池總反應(yīng)式鋅片鋅片 Zn - - 2e- - = Zn2+ 氧化氧化反應(yīng)反應(yīng) 銅片銅片 2H+ + 2e- - = H2 還原還原反應(yīng)反應(yīng) 電子由鋅片經(jīng)外電路流向銅片電子由鋅片經(jīng)外電路流向銅片 負(fù)極負(fù)極 正極正極 Zn+H2SO4=ZnSO4 + H2（負(fù)極（負(fù)極正極）正極）電子流向電子流向：負(fù)極負(fù)極上上還原性較強(qiáng)的物質(zhì)還原性較強(qiáng)的物質(zhì)失去失去電子發(fā)生電子發(fā)生氧化氧化反應(yīng)反應(yīng)，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，正極上正極上氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)得到得到電子電子發(fā)生發(fā)生還原還原反應(yīng)反應(yīng)。第二節(jié)第二節(jié) 化學(xué)能與電能化學(xué)能與

5、電能 CH2SO4（不可以）（不可以）（不可以）（不可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以） （2）原電池的構(gòu)成條件）原電池的構(gòu)成條件 活動(dòng)性有差異的兩種金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體）活動(dòng)性有差異的兩種金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體） 作電極；作電極； 兩極均插入電解質(zhì)溶液；兩極均插入電解質(zhì)溶液； 兩極相連形成閉合電路。兩極相連形成閉合電路。 （金屬和氧化物；惰性電極等）（金屬和氧化物；惰性電極等）（或傳導(dǎo)離子的介質(zhì)）（或傳導(dǎo)離子的介質(zhì)） 一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。 把把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的的裝置。裝置。閉合閉合電路電路電極相連電極相連接觸接觸傳導(dǎo)離子介質(zhì)傳導(dǎo)離子介

6、質(zhì)自發(fā)的氧化還原自發(fā)的氧化還原反應(yīng)分兩處進(jìn)行反應(yīng)分兩處進(jìn)行原電池原電池負(fù)極：負(fù)極：氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)正極：正極：還原反應(yīng)還原反應(yīng)e-外電路外電路 小小 結(jié)結(jié)討論：討論：A、B兩種金屬和兩種金屬和CuSO4溶液溶液組成原電池后，組成原電池后，B極上附一層紅色的銅。極上附一層紅色的銅。則兩種金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱的順序是則兩種金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱的順序是 。AB負(fù)極：負(fù)極： Zn 2e- = Zn2+ 如果如果A為鐵片，為鐵片，B為銅片，寫出該原電池的電極為銅片，寫出該原電池的電極反應(yīng)式：反應(yīng)式：_。正極：正極： Cu2+ + 2e- = Cu總反應(yīng)：總反應(yīng)： 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裝置中屬于原電池的是：下列裝置中屬于原電池的是：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 你能為她開一個(gè)藥方嗎？你能為她開一個(gè)藥方嗎？（3）原電池小結(jié)：）原電池小結(jié)： 原理：將氧化還原的電子轉(zhuǎn)移變成電子的原理：將氧化還原的電子轉(zhuǎn)移變成電子的 定向移動(dòng)形成電流定向移動(dòng)形成電流。 構(gòu)造：按四個(gè)條件

8、編排，兩極相連形成閉合回路構(gòu)造：按四個(gè)條件編排，兩極相連形成閉合回路 電極名稱：正極和負(fù)極電極名稱：正極和負(fù)極 電子流向：從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極電子流向：從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極 電流方向：外電路：從正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極電流方向：外電路：從正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極 內(nèi)電路：從負(fù)極經(jīng)溶液流向正極內(nèi)電路：從負(fù)極經(jīng)溶液流向正極 極板反應(yīng)：負(fù)極氧化、正極還原極板反應(yīng)：負(fù)極氧化、正極還原 原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)：較活潑的金屬發(fā)生氧化原電池化學(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(fù)極）通過外電反應(yīng)，電子從較活潑的金屬（負(fù)極）通過外電 路流向較不活潑的金屬（正極）路流向較不活潑的金屬（正極）1,Zn

9、Zn與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn).3,Zn石墨石墨與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn).4,FeZn與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn).5,CuZn與乙醇進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與乙醇進(jìn)行實(shí)驗(yàn).6,CuZn與一個(gè)西紅柿與一個(gè)西紅柿(或一個(gè)蘋果或一個(gè)蘋果)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn).7,CuZn與兩個(gè)西紅柿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與兩個(gè)西紅柿進(jìn)行實(shí)驗(yàn).8,CuZn與橙汁進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與橙汁進(jìn)行實(shí)驗(yàn).以上組合可以組成原電池以上組合可以組成原電池3,4,6,8討論討論1 1把把a(bǔ) a、b b、c c、d d四塊金屬片浸入稀硫酸中，四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a a、b b相連相連時(shí)，時(shí)，a a為負(fù)

10、極；為負(fù)極；c c、d d相連時(shí)，電流由相連時(shí)，電流由d d到到c c；a a、c c相連時(shí)，相連時(shí)，c c極上產(chǎn)生大量氣泡，極上產(chǎn)生大量氣泡，b b、d d相相連時(shí)，連時(shí)，b b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為：活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為： ( )( ) 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討論討論2 2（4 4）原電池反應(yīng)原理與一般氧化還原反應(yīng)的區(qū)別）原電池反應(yīng)原理與一般氧化還原反應(yīng)的區(qū)別一般一般氧化還原反應(yīng)：氧化還原反應(yīng)：

11、得失的電子在氧化劑與還原得失的電子在氧化劑與還原劑之間直接傳遞，無電流形成，主要以熱能釋放。劑之間直接傳遞，無電流形成，主要以熱能釋放。原電池反應(yīng)：原電池反應(yīng)：氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)在二極分別發(fā)氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)在二極分別發(fā)生，有電流形成，主要轉(zhuǎn)化為電能生，有電流形成，主要轉(zhuǎn)化為電能（5 5）原電池原理的應(yīng)用）原電池原理的應(yīng)用、加快反應(yīng)的速率，例：、加快反應(yīng)的速率，例：、比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱，例：、比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱，例：、設(shè)計(jì)原電池，例：、設(shè)計(jì)原電池，例：（6 6）正、負(fù)極的判斷方法）正、負(fù)極的判斷方法 * * * *1 1、兩極的得失電子：失電子為負(fù)極、兩極的得失電子：失電子為負(fù)極 反之為正

12、極反之為正極2 2、據(jù)電極材料：、據(jù)電極材料：一般一般較活潑金屬為負(fù)極（較活潑金屬為負(fù)極（K Na K Na CaCa太活潑不作電極），反之為正極太活潑不作電極），反之為正極3 3、電子的流向：電子流出為負(fù)極、電子的流向：電子流出為負(fù)極 電子流入為電子流入為正極，與電流相反。正極，與電流相反。4 4、溶液中離子的移動(dòng)方向：陽離子移向正極、溶液中離子的移動(dòng)方向：陽離子移向正極 陰離子移向負(fù)極陰離子移向負(fù)極 H2SO4溶液溶液 MgAl NaOH溶液溶液 MgAl例： HNO3溶液溶液CuFeNaCl溶液溶液FeAl一般步驟：一般步驟：、先確定電極材料、先確定電極材料、判斷電解質(zhì)溶液、判斷電解質(zhì)溶

13、液、注意原電池的、注意原電池的4 4個(gè)條件，畫出裝置圖個(gè)條件，畫出裝置圖（7 7）原電池的設(shè)計(jì)）原電池的設(shè)計(jì)根據(jù)反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池，你有哪些可行方案根據(jù)反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池，你有哪些可行方案? ? （ 2Fe2Fe3+3+ + Fe + Fe = 3 Fe = 3 Fe 2+2+ ）負(fù)極負(fù)極正極正極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液FeCuCAgFeCl3Fe(NO3)3 Fe2(SO4)3二二. 發(fā)展中的化學(xué)電源發(fā)展中的化學(xué)電源干電池堿性電池蓄電池鋰離子電池燃料電池1、堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為： Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(

14、 l )=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列說法錯(cuò)誤的是 A電池工作時(shí)，鋅失去電子 B電池正極的電極反應(yīng)式為： 2MnO2(s)+H2O(1)+2e- =Mn2O3(s)+2OH- (aq) C電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向負(fù)極 D外電路中每通過O.2mol電子， 鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g預(yù)習(xí)練習(xí)預(yù)習(xí)練習(xí)2.銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源,它的充電和放電過程可以表示為：在此電池放電時(shí),負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是 (A)Ag(B)Zn(OH)2(C)Ag2O(D)Zn放電充電2Ag + Zn(OH)2 Ag2O + Zn + H2O3. 鉛蓄電池是典型的可充電電池，它的正負(fù)極格板

15、鉛蓄電池是典型的可充電電池，它的正負(fù)極格板是惰性材料，電池總反應(yīng)為：是惰性材料，電池總反應(yīng)為：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O放電充電放電時(shí)放電時(shí)正極的電極反應(yīng)為：正極的電極反應(yīng)為：_電解質(zhì)溶液硫酸的濃度將發(fā)生什么變化電解質(zhì)溶液硫酸的濃度將發(fā)生什么變化_當(dāng)外電路通過當(dāng)外電路通過1mol 電子的時(shí)，理論上負(fù)極板的質(zhì)量會(huì)電子的時(shí)，理論上負(fù)極板的質(zhì)量會(huì)增加增加_g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（2）充電電池）充電電池(又稱二次電池又稱二次電池)Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O(-) (+)負(fù)極

16、負(fù)極: Pb +SO42- - 2e- = PbSO4 Pb + PbO2 + 4H+ +2SO42- = 2PbSO4 + 2H2O正極正極:PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O鉛蓄電池鉛蓄電池特點(diǎn)：特點(diǎn)：電池總反應(yīng)式：電池總反應(yīng)式：二次電池二次電池,可再次充電使用可再次充電使用氫氧燃料電池氫氧燃料電池(3)(3)燃料電池燃料電池(3)(3)燃料電池燃料電池 新型電池中，電極的導(dǎo)電材料一般多新型電池中，電極的導(dǎo)電材料一般多孔的金屬板，負(fù)極是通入還原劑的一方，孔的金屬板，負(fù)極是通入還原劑的一方，正極是通入氧化劑的一方。正極是通入氧化劑的一方。 氫氧燃料電池

17、，電解質(zhì)溶液為氫氧燃料電池，電解質(zhì)溶液為30%的氫的氫 氧化鉀溶液氧化鉀溶液. 正極：正極： O2+ 4e + 2H2O = 4OH- 負(fù)極：負(fù)極： 2H2 4e + 4OH-= 4H2O總反應(yīng)式：總反應(yīng)式： 2H2+O2=2H2O特點(diǎn)：特點(diǎn)：高效高效,環(huán)境污染少環(huán)境污染少,外加設(shè)備供給氧化劑外加設(shè)備供給氧化劑若電解質(zhì)為稀硫酸呢？若電解質(zhì)為稀硫酸呢？ 寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為氫氧寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液）的電極反應(yīng)式及總方程式：化鉀溶液）的電極反應(yīng)式及總方程式： 反應(yīng)后溶液的反應(yīng)后溶液的pH如何變化？如何變化？若電解質(zhì)為稀硫酸呢？若電解質(zhì)為稀硫酸呢？討論：討論：1991

18、1991年我國首創(chuàng)以鋁空氣海水電池作為能源年我國首創(chuàng)以鋁空氣海水電池作為能源的新型海水標(biāo)志燈，以海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣的新型海水標(biāo)志燈，以海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流，只要把燈放入海水中數(shù)分鐘，使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流，只要把燈放入海水中數(shù)分鐘，就會(huì)發(fā)出耀眼的白光，就會(huì)發(fā)出耀眼的白光，則電源負(fù)極材料為：則電源負(fù)極材料為： ，正極材料為：，正極材料為： 。正、負(fù)極反應(yīng)以及總反應(yīng)方程式分別為：正、負(fù)極反應(yīng)以及總反應(yīng)方程式分別為： 、 , ,_.Al石墨或活潑性比鋁弱的金屬材料石墨或活潑性比鋁弱的金屬材料。 4Al12e-4Al3+3O26H2O12e-12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3（1 1）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng) （負(fù)氧化正還原）負(fù)氧化正還原）。（2 2）要注意溶液的）要注意溶液的酸堿性酸堿性，適當(dāng)?shù)脑陔姌O方程式兩邊，適當(dāng)?shù)脑陔姌O方程式兩邊 添加添加H+、OH、H2O，以遵循電荷守恒和質(zhì)量守恒。以遵循電荷守恒和質(zhì)量守恒。（3 3）要注意電極反應(yīng)）要注意電極反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)物是否與是否與電解質(zhì)溶液電