高中化學(xué)：第二節(jié)化學(xué)能與電能新人教必修2

新課標(biāo)人教版課件系列《高中化學(xué)》必修２.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(biāo)知識與能力１、理解原電池原理和形成條件。2、通過學(xué)生設(shè)計(jì)完成原電池形成條件的實(shí)驗(yàn),學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)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(jì)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、總結(jié)解釋實(shí)驗(yàn)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(dòng)提高學(xué)生與他人交流、合作的能力。情感態(tài)度與價(jià)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(shí)的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重點(diǎn)：原電池的原理和形成的條件教學(xué)難點(diǎn)：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(huì)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(jī)化學(xué)能熱能

機(jī)械能

電能一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化.水電17.6%其他1.2%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?.化學(xué)能熱能機(jī)械能電能燃燒蒸汽發(fā)電機(jī)火力發(fā)電的原理分析。.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)引起.[實(shí)驗(yàn)2-4]原電池原理探究步驟討論與交流1.將Zn片插入稀H2SO4Zn片和Cu片上現(xiàn)象有何差別?2.將Cu片插入稀H2SO43.Zn片和Cu片接觸插入稀H2SO4(不接電流表)Cu片上有何現(xiàn)象?推測原因.4.Zn片和Cu片用導(dǎo)線連接(中間接電流表)插入稀H2SO4(偏向?)電流表指針有何變化?說明了什么?5.嘗試用干電池判斷實(shí)驗(yàn)4中的正負(fù)極說明你判斷的方法?.化學(xué)能電能？（看書P35頁第二、三段，回答問題）1、當(dāng)氧化劑和還原劑直接接觸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，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(gè)不同區(qū)域進(jìn)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(fù)極

正極

-

Zn

Cu電流表SO42-H+H+e-IH2.[實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)論]：導(dǎo)線中有電流通過.

離子方程式思考問題尋找答案組內(nèi)交流列出想法

演示探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象Cu起傳導(dǎo)電子的作用?？捎秒娏鞅頊y電流及方向。Zn+2H+=Zn2++H2↑稀H2SO4ZnCu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(gè)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？.

解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考問題尋找答案組內(nèi)交流列出想法演示探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(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(rèn)為這個(gè)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)。電子由Zn導(dǎo)線銅片H+定向移動(dòng)產(chǎn)生電流，故電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)AZnCu稀H2SO4.①定義：能把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，叫做原電池。②原電池的電極電極電極材料反應(yīng)類型電子流動(dòng)方向負(fù)極還原性較強(qiáng)的金屬氧化反應(yīng)電子流出（流向正極）的一極正極還原性較弱的金屬還原反應(yīng)電子流入（來自負(fù)極）的一極.③構(gòu)成原電池的條件★有兩種活動(dòng)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④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）通過外電路流向較不活潑的金屬（正極）..⑤判斷原電池正、負(fù)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(fù)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(dòng)方向判斷：電流是由正極流向負(fù)極；電子流動(dòng)方向是由負(fù)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(fù)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(fù)極，也被腐蝕。（電化學(xué)腐蝕）哪個(gè)更快？原電池的負(fù)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(hù)了嗎？原電池的金屬正極被保護(hù)。.原電池設(shè)計(jì)思路：①釋放能量的氧化還原反應(yīng)（放熱反應(yīng)）

②

通常須兩活性不同的電極

③

電解質(zhì)溶液

④

還原劑在負(fù)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)化電能化學(xué)能原電池電解.原電池“負(fù)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(fù)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

①兩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。②電解質(zhì)溶液。③電極用導(dǎo)線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路。3、化學(xué)電池的組成:正極、負(fù)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(fù)極）通過外電路流向較不活潑的金屬（正極）

氧化還原反應(yīng).CH2SO4（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(jìn)電解質(zhì)溶液中；實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件.實(shí)驗(yàn)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AZnCuH2SO4AZnCH2SO4AZnCu酒精ZnH2SO4ACuH2SO4試著說說原電池的構(gòu)成條件是什么？AZnZnH2SO4AZnFeH2SO4ACuCuH2SO4AZnCuHCl①②③④⑤⑥⑦⑧.實(shí)驗(yàn)探究AZnCuH2SO4AZnCH2SO4AZnZnH2SO4AZnFeH2SO4ACuCuH2SO4原電池①②③④電流表指針偏轉(zhuǎn)區(qū)別結(jié)論不偏轉(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)①②④③.實(shí)驗(yàn)探究AZnCuH2SO4AZnCu酒精AZnCuHCl原電池⑤⑥電流表指針偏轉(zhuǎn)區(qū)別結(jié)論不偏轉(zhuǎn)溶液不同電極材料均插入電解質(zhì)溶液中偏轉(zhuǎn)⑤⑥.電流表指針⑦-⑧組偏轉(zhuǎn)區(qū)別結(jié)論不偏轉(zhuǎn)容器不同兩極相連形成閉合電路實(shí)驗(yàn)探究AZnCuH2SO4ZnH2SO4ACuH2SO4⑦⑧.練習(xí)⒈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(fù)極名稱，并寫出電極反應(yīng)式。①②③(×)(×)(√)2H++2e-＝H2↑負(fù)極：總反應(yīng)：正極：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑.⑤④(√)(√)負(fù)極：正極：總反應(yīng)：正極：負(fù)極：總反應(yīng)：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(×)(√)負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu.⑧(√)負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Fe－2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑或Fe+H2SO4＝FeSO4+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(fù)極附近（SO42-）的濃度逐漸增大C、正極負(fù)極附近基本不變D、鋅片、銅片同時(shí)有氣泡冒出時(shí)，說明鋅片不純。BD.3、把a(bǔ)、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(shí)a為負(fù)極；c、d相連時(shí)，c為負(fù)極，a、c相連時(shí)，a為正極，b、d相連時(shí)，b為負(fù)極，則這四種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)椋ǎ〢、a＞b＞c＞dB、a＞c＞b＞dC、b＞d＞c＞aD、c＞a＞b＞dD.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(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是()A.MgB.FeC.AlD.CuB5.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，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(gè)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（）CABCD正極ZnCuCuFe負(fù)極CuZnZnZn電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl.6,判斷原電池正、負(fù)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(fù)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(dòng)方向判斷：電流是由正極流向負(fù)極；電子流動(dòng)方向是由負(fù)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(fù)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)電源干電池堿性電池蓄電池鋰離子電池燃料電池.鋰電池鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)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(fù)極：Zn—2e-==Zn2+正極：2NH4++2e-==2NH3↑+H2↑Zn+

2NH4+==Zn2++2NH3↑+H2↑電池總反應(yīng)式：特點(diǎn)：a：一次性電池，不可逆b：用KOH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(dòng)電話、攝像機(jī)等低功耗電器的主流。..鉛蓄電池電極反應(yīng)：負(fù)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+2H2SO42PbSO4+2H2O放電充電.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(shí)，不斷從外界輸入，同時(shí)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(qiáng)的催化活性，如鉑電極，活性炭電極等。電極反應(yīng)為負(fù)極：2H2+4OH--4e-4H2O正極：O2+2H2O+4e-4OH-總反應(yīng)：2H2+O2＝2H2O.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(fù)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+4e+2H2O===4OH-

負(fù)極：2H2–4e+4OH-===4H2O總反應(yīng)式：2H2+O2==2H2O特點(diǎn)：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(diǎn)：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.KOH溶液H2O2H2Oab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(gè)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

極負(fù)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(fù)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(shí)驗(yàn)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)BD.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(shí)，鋅為負(fù)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(fù)極，并被氧化B．負(fù)極，并被還原C．正極，并被氧化D．正極，并被還原AC.5.一個(gè)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()A．3種B．4種C．5種D．6種7.表明金屬甲的活動(dòng)性比金屬乙的活動(dòng)性強(qiáng)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(jià)態(tài)的陽離子的氧化性強(qiáng)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(shí)，甲為正極BC.8.X，Y，Z都是金屬，把X浸AZ的硝酸溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成原電池時(shí)，Y為負(fù)極。X，Y，Z三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?)A．X>Y>ZB．X>Z>YC．Y>X>ZD．Y>Z>X9.對于鋅一銅一稀硫酸組成的原電池裝置中，當(dāng)導(dǎo)線中有1mol電子通過時(shí)，理論上的兩極變化是()①鋅片溶解了32.5g②鋅片增重32.5g③銅片上析出lgH2④銅片上析出1molH2A．①和③B．①和④C．②和③D．②和④CA.10.由銅、鋅和稀硫酸組成的原電池中，正極是

，發(fā)生

，