必修二化学2-2化学能与电能
2001年我国发电总量构成图
火力81.2%
水电17.6%
其他1.2%
火力发电居首位
什么是火力发电？ 火电站的工作原理如何?
火力发电工作原理 化学能
燃烧
[课本P40]
→
热能
→
蒸气
机械能
发电机
→
电能
思考：分析火力发电的利与弊
利: 1.我国煤炭资源丰富，廉价方便
2.技术成熟等
弊: 1.煤炭资源毕竟有限、非可再生能源
3.原电池的构成条件
（1）电极（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）闭合回路 *（4）自发的氧化还原反应 负极：电子流出的电极——失电子，发生氧化反应 (较活泼的金属) 正极：电子流入的电极——得电子，发生还原反应 (较不活泼的金属、石墨等)
实验探究形成原电池的条件
发生氧化反应。
正极（+）：是不活泼金属或非金属，进电子 ，
本身不反应，是溶液中的阳离子 得电子发生还原反应。
注意： 要用到金属活动性顺序表： K,Ca,Na,Mg,Al,Zn,Fe,Sn,Pb,(H),Cu,Hg,Ag,Pt,Au … 活泼性，还原性依次减弱。
失e-，沿导线传递，有电流产 生
氧化反应
5.原电池原理的应用
[设计P40]
(1)比较金属活泼性 负极:活泼性较强 正极:活泼性较弱 (2)加快氧化还原反应速度 如实验室用Zn与稀硫酸反应制H2时 a.用粗Zn代替纯Zn b.向稀硫酸中滴加CuSO4溶液 (3)设计原电池 如利用反应 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 设计原电池
Fe C
1.反应中，哪种物质失电子，哪种物质得电子？ 2.Zn是通过什么途径将电子转移给溶液中H+的？ 3.什么方法可使Zn与H+分开，不让H+直接在Zn表 面得电子？
溶液中的H+在Zn片上得电子 用导线将锌表面的电子引出来
Zn
Cu
实验现象:
大量气泡从铜片逸出 锌片部分溶解 2e-
稀H2SO4
离子方程式: Zn +2H+ = Zn 2+ +H2↑ 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？ Cu没有失电子， Zn失去电子 Cu起传导电子的作用。 可用电流表测电流及方向。
2.煤燃烧产生二氧化碳、二氧化硫和氮的氧化物 (1)导致空气污染，破坏生态环境 (2)会造成酸雨 (3)使地球的温室效应恶化 3.能量转化效率低 能否将化学能直接转变为电能供我们使用呢？
一、化学能转化为电能 煤燃烧的本质—— 氧化还原反应 化学能 氧化剂 化学能 还原剂 热 能 机 械 能
还原剂
失e-
（不可以）
形成条件二：电极需插进电解质溶液中；
第二组实验
实验探究形成原电池的条件
（不可以）
形成条件三：必须形成闭合回路
第三组实验
4.原电池正负极的判断方法
[设计P40]
(1)根据组成原电池的两极材料判断： 负极:活泼性较强的金属 正极:活泼性较弱的金属或能导电的非金属 (2)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 (3)根据原电池两极发生的变化来判断： 负极：失电子发生氧化反应 正极：得电子发生还原反应 (4)根据电极反应现象： 负极：不断溶解，质量减少 正极：有气体产生或质量增加或不变
CuSO4
小结
1. 一次能源、二次能源 2. 化学能与电能 间接：化学能
化学能 燃烧 蒸汽 发动机 热能 机械能 电能 电能 概念 构成条件 工作原理 电极判断 应用
直接
装置 —— 原电池
故事答案
把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用 导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为 负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时， c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气 泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为： ( B ) A．a > b > c > d C．c > a > b .> d B．a > c > d > b D．b > d > c > a
思考:
2、原电池工作原理
Zn
发生失电子的氧化反 应 2+
Cu
发生得电子的还原反应
Zn - 2e = Zn
2H+ + 2e- = H2↑
H2SO4
负极→氧化反应→失电子→导线→正极
阴离子 溶液中 阳离子
【思考】简单原电池的正负极和电子流向如何判断？
负极（–）：是活泼金属，本身失去电子，
电 子
电 流
有下列材料：Zn片（2片）、Cu片（2片）、 导线、水果 （西红柿、苹果等）、电流计， 请设计一个装置使电流计指针发生偏转， 并画出设计草图。
Zn
思考题：
请根据反应 Fe + 2Fe 3+ = 3Fe 2+ 设计一个原电池，画出装置图
预习：1、本节
“二、化学电源” 2、“三、 金属的电化学腐蚀
电 能
氧化剂 电子的定向性移动
化设 学计 能什 么 电装 能置 的实 转现 化：
→
电能
原电池
1.概念： 将化学能转变为电能的装置
Zn
Cu
H2SO4
[实验2-4] Zn Cu
实验现象:
锌表面有气泡产生 铜表面无明显现象 2e-
离子方程式: Zn +2H+ = Zn 2+ +H2↑
稀H2SO4
思考:
还原反应
负极
Zn-2e-=Zn2+
阴离子
铜锌原电 =H2↑
阳离子
电解质溶液
电 负极： Zn-2e- =Zn2+ （氧化反应） 极 正极：2H++2e- =H ↑ （还原反应） 2 反 + 2+ (离子方程式） 应 总反应： Zn+2H =Zn +H2↑ Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ （化学方程式）
第二节
化学能与电能
化学能 → 热能 化学能 ？电能 →
[ 2012年10月6日星期六 ]
故事1
故事2
你知道了吗
资料卡片
一次能源：
[课本P39]
直接从自然界取得的能源
如流水、风力、原煤、石油、天然气、 天然铀矿等 二次能源：
一次能源经过加工、转换得到的能源
例如电力、蒸汽等 电能（又称电力）是现代社会应用最广泛、使用最 方便、污染最小的一种二次能源
实验现象：
锌片上有气泡产生 而铜片上没有
实验探究形成原电池的条件
实验现象： 电流计指针发生转， Cu片上有气泡产生
实验探究形成原电池的条件
（可以）
（可以）
（可以）
形成条件一： 活泼性不同的两个电极
（不可以）
负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等
第一组实验
实验探究形成原电池的条件
（可以）
必修2 第2章 第2节 第2课时 化学能与电能
OH‾
化学学习的神器
H L D
自主学习
对照课本，对几种典型的电池进行了解 完成学案
化学学习的神器
H L D
原电池电极反应的书写
e‾
负极：Al 正极：C 负极：Al 正极：C
氧化 Al
电解液：KOH 电解液：KOH
C 还原
I I
消耗阴离子
OH‾
生成阴离子
Al 4OH -3e AlO2 2 + 2H2 2O 2Al + 8OH‾ -6e‾ = 2AlO‾ ‾ + 4HO 6H2O +6e‾ = 3H2 + 6OH‾ 2H +2e H2 + 2OH‾
化学学习的神器
H L D
锂电池
Li + MnO2 = LiMnO2
化学学习的神器
H L D
燃料电池
常用燃料 氢气 甲醇 甲烷
化学学习的神器
H L D
电池的另一面
一节5号电池造成的污染能使1 一节5号电池造成的污染能使1平方米的土壤绝收 一粒纽扣电池可污染60万升水，等于一个人一生的饮水量 一粒纽扣电池可污染60万升水，等于一个人一生的饮水量 据不完全统计，中国电池年产量为180亿只，出口约100亿 据不完全统计，中国电池年产量为180亿只，出口约100亿 只，国内年消费量约80亿只，回收率不超过２％。 只，国内年消费量约80亿只，回收率不超过２％。 铅：神经系统（神经衰弱、手足麻木）、消化系统（消化不 良、腹部绞痛）、血液中毒和其他的病变。 汞：精神状态改变是汞中毒的一大症状。脉搏加快，肌肉颤 动，口腔和消化系统病变。 镉、锰：主要危害神经系统。
1800年 1800年 1859年 1859年 1887年 1887年 1890年 1890年 1914年 1914年 1954年 1954年 1970’s 21世纪 21世纪
2-第二节 化学能与电能
2-第二节化学能与电能一、选择题1．(2011·河北南宫中学高一第二学期期中考试化学试题)下列各组中的能源均属于二次能源的是()A．电力、蒸汽B．电力、风力C．蒸汽、风力D．原煤、石油答案：A点拨：风力、原煤、石油均为一次能源，故只有A选项电力、蒸汽均属于二次能源。
2．(2011·山东苍山一中高一第二学期期中考试)下列有关原电池的说法中正确的是()A．原电池是把电能转化为化学能的装置B．原电池中电子流出的一极是负极，发生还原反应C．构成原电池两极必须是两种不同的金属D．原电池中的阳离子向正极移动答案：D点拨：原电池是把化学能转化为电能的装置，故A错。
原电池中电子流出的一极是负极，失去电子，发出氧化反应，故B错，构成原电池的两极一般是活动性较强的金属作负极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极，故C错。
3．(2012·山东临沂高一下学期期中考试模拟试题)下图为铜锌原电池示意图，下列说法正确的是()A．锌片逐渐溶解B．烧杯中溶液逐渐呈蓝色C．电子由铜片通过导线流向锌片D．该装置能将电能转变为化学能答案：A点拨：在铜锌原电池中，锌是负极，铜是正极，电子从锌片流向铜片，负极的反应式为：Zn－2e－===Zn2＋正极的反应式为2H＋＋2e－===H2↑反应一段时间后，锌片逐渐溶解，溶液中H＋浓度减小，该装置是化学能转化为电能，故正确答案为A。
4．(2011·山东沾化二中高一下学期学分认定测试)废电池处理不当不仅造成浪费，还会对环境造成严重污染，对人体健康也存在极大的危害。
有同学想变废为宝，他的以下想法你认为不正确的是() A．把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气B．碳棒取下洗净用作电极C．把铜帽取下洗净回收利用D．电池内部填有氯化铵等化学物质，将废电池中的黑色糊状物直接作化肥用答案：D5．(2011·山东苍山一中高一第二学期期中考试)现在各类碱性电池已经占有了越来越多的市场份额，这类电池广泛地应用于各种小型用电器(如照相机、收音机等)中。
高中化学必修二教案-2.2 化学能与电能---原 电 池 人教版
《原电池》一、设计思路（一）指导思想新课程的实施将学生置身于一种动态、开放、个性、多元的学习环境中，以学生为主体，让学生自主探索、主动求知，学会收集、分析和利用各种信息及信息资源，将对原有知识的回顾与新知识的引入融为一体，将实验探究与思考交流交替进行，并以此发展学生的实践能力、创新精神、合作与分享意识、社会交往能力与社会责任感。
1、教材分析本节课是新课标人教版高中化学必修2第二章第二节《化学能与电能》的教学内容，该节分为两课时教学，本课为第一课时。
本节课内容在选修模块《化学反应原理》中有更加深入的学习，因此本节课重点在于让学生感受到理论到实践的应用，化学与生活的紧密联系。
能量与我们每个人生活息息相关，在社会生产、生活和科学研究中广泛应用，是对人类文明进步和社会发展有着重大价值。
化学能对人类的重要性决定了本节学习的重要性。
2、学情分析由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度，但学生初次接触电化学知识，很兴奋。
在学生学习《化学能转化为电能》之前已具有氧化还原反应、离子反应、物质的量等理论知识，但是缺乏微观原理分析能力和感性的实验体验，因此可以利用多媒体和边讲边实验有效地解决可能遇到的问题和困惑。
3、总体思路在教学内容的安排上，按照从易到难，从实践到理论再到实践的顺序，从学生常见的干电池引入原电池的内容，通过对探究干电池给电路中用电器供电的原理，激起学生的本节课的好奇心，可以达到教学创设情境的需要。
首先通过实验，引入课题。
在实验——观察——讨论——推测——验证——归纳的过程中，学习和理解原电池的概念和原理。
在此基础上，通过实验探索能产生持续稳定电流的原电池的条件。
最后，让学生自己设计一个原电池以检验学生对所学知识的实际应用能力。
通过了解生活中对原电池原理的应用，培养学生的理论联系实际的能力，激发学生的学习热情，树立环境保护的意识，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。
（二）教学目标1、知识与技能目标：（1）使学生对“利用化学反应造福人类”认识进一步具体化。
必修二化学2.2.1化学能转化为电能
必修二化学第二章第二节化学能与电能第1课时化学能转化为电能1.能举例说明化学能转化成电能的实例，并了解及应用。
2.理解原电池概念。
3.初步了解原电池工作原理及构成条件。
(重点)化学能转化为电能阅读教材P39到P42[实践活动]内容，完成下列问题。
1．能源的分类定义举例一次能源直接从自然界中取得的能源流水、原煤、天然气、风力、石油等二次能源一次能源经加工、转化得到的能源蒸汽、电力等2.化学能转化为电能的两种方式(1)火电(火力发电)：化学能――→燃烧热能――→蒸汽机械能――→发电机电能；缺点：污染环境、低效。
(2)原电池：将化学能直接转化为电能；优点：清洁、高效。
3．原电池(1)实验实验装置实验现象铜片：有气泡产生锌片：溶解变小电流表：指针偏转结论有电流产生，装置中化学能转化为电能(2)原电池概念：将化学能转变为电能的装置。
(3)铜锌原电池工作原理电极材料电子转移电极反应式反应类型Zn 失电子Zn－2e－===Zn2＋氧化反应Cu 得电子2H＋＋2e－===H2↑还原反应总电池反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑(4)反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。
【判断】1．HCl＋NaOH===NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池。
(×)2．将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转。
(×)3．在铜锌稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌。
(×)4．原电池中阳离子向正极移动。
(√)原电池的构成条件及正负极的判断方法1.构成原电池的“一个依据，三个必须”2．原电池正、负极的判断方法负极正极电极材料活动性较强的金属活动性较弱的金属或导电的非金属电子流动方向电子流出一极电子流入一极电流方向电流流入一极电流流出一极电解质溶液中离子的移动方向阴离子移向的一极阳离子移向的一极发生的反应氧化反应还原反应反应现象电极溶解电极增重或有气泡放出【活学活用】1．下列装置中，能构成原电池的是( )A．只有甲B．只有乙C．只有丙 D．除乙均可以【解析】甲装置不能构成闭合回路，乙装置两极材料相同，丁装置酒精不是电解质溶液，只有丙装置具备原电池的构成条件，故选C。
人教版高中化学必修2第二章第二节《化学能和电能》第一课时 《原电池》说课稿
人教版高中化学必修2第二章第二节《化学能与电能》第一课时《原电池》说课稿一、说教材1、教材的地位及其作用本节教材是人教版化学必修2第二章第二节的教学内容，是电化学中的重要知识也是核心内容。
内容安排在化学必修1《氧化还原反应》﹑化学必修2《化学能与热能》等内容之后，符合学生认知发展规律。
初中化学已经从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在选修模块“化学反应原理”中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量。
该节内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又为选修“化学反应原理”奠定必要的基础。
该节分为两课时教学，本课为第一课时。
通过本课的学习，能使学生清楚地认识原电池的工作原理和构成条件，初步形成原电池的概念，并能够写出电极反应式和电池反应方程式。
生活在现代社会，学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识。
当学生了解了化学反应中能量转化的原因，并感受了探究化学能与热能的相互转化过程之后，会对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。
正是基于学生的这种心理特征，教材开始的几个设问，把学生带进了“化学能与电能之间相互转化”研究之中。
从能量转换角度看，本节课程内容是对前一节课中“一种能量转化为另一种能量，能量也是守恒的；化学能是能量的一种形式，它同样可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等”论述的补充和完善。
从反应物之间电子转移角度看，原电池概念的形成是氧化还原反应本质的拓展和应用；从思维角度看，“将化学能直接转化为电能”的思想，是是对火力发电中对“化学能→热能→机械能→电能”思维方式的反思和突破。
此外，本节内容对发展学生逻辑推理能力，提高学生科学素养，培养科学探究能力,将理论应用于实践,以及知识系统化及结构化的形成都起着重要作用。
2、教学目标分析（1）知识与技能①学生通过实验探究认识原电池的工作原理和构成条件，初步形成原电池概念。
②能够写出电极反应式和电池反应方程式。
（2）过程与方法①学生通过对化学能转化为电能的学习，体验科学探究的过程，理解科学探究的意义，理解科学探究的基本过程和方法，初步养成科学探究的能力。
化学必修2第二章第二节化学能与电能
镍－镉碱性蓄电池 P38
新一代可充电的绿色 电池——锂离子电池 特点：高能电池，电 压高，质量轻，贮存 时间长等。 用途：电脑、手表、 心脏起搏器等。
氢氧燃料 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
二、发展中的化学电 源
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
上图是锌－锰干电池
干电池
2、充电电池
铅蓄电池结构 充电电池又称二次电池，它在放 电时所进行的氧化还原反应，在 充电时又逆向进行，使生成物恢 复原状，如此充放电可循环进行， 至一定周期后终止。 汽车用蓄电池 （1）铅蓄电池
锂电池 干电池 叠层电池 纽扣电池 各类电池
减少污染
节约资源
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谢谢大家 祝同学们学习愉快！
202X
第二章化学反 应与能量
第二节 化学能与电能
授课教师：
一、化学能转化为电能
2001年我国发电量构成 图
火力发电厂能量转化：
化学能→热能→机械能→电能。
能否将化学能直接转化 为电能呢？
【实验2-4】
请将实验现象记录在课 本P38表中： Cu片有气泡产生 锌片溶解 电流表指针偏转 结论： 有电流产生
铜片
锌片
电流 表
现象
1、将化学能转变为 电能的装置叫原电池 原电池的电极 正极：发生氧化反应 负极：发生还原反应
2.Zn－Cu－H2SO4原电池的工作原理：
电极反应式：
Zn片： Zn －2e- = Zn2+ （氧化反应） Cu片：2H++2e- = H2 ↑ （还原反应）
高一化学人教版必修二第二章第2节《化学能与电能》知识点总结
第2节 化学能与电能一、能源的分类1.化学能间接转化为电能(在能量的转化过程中存在能量的损失)—比如火力发电 ①转化过程火力发电是通过化石燃料的燃烧,使化学能转化为热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电.燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转化过程.化学能−−→−燃烧热能−−→−蒸汽机械能−−→−发电机电能 ①转化原理燃烧(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键.因此燃烧一定发生氧化还原反应,氧化还原反应必定有电子的转移,电子的转移引起化学键的重新组合,同时伴随着体系能量的变化. 拓展点1:火力发电的优缺点优点:①我国煤炭资源丰富①投资少,技术成熟,安全性能高缺点:①排出大量的能导致温室效应的气体CO 2以及导致酸雨的含硫氧化物,比如SO 2①消耗大量的不可再生的化石燃料资源①能量转化率低①产生大量的废渣、废水.2.化学能直接转化为电能(在能量的转化过程中不存在能量的损失)—原电池(将氧化还原反应所释放的化学能直接转化为电能)(1)原电池的工作原理实验现象产生的原因分析2+会逐渐溶解,而由Zn失去的电子则由Zn片通过导线流向Cu片,因此Zn片上会带有大量的正电荷,Cu片上会带有大量的负电荷,而电解质溶液中含有阳离子(H+、Zn2+)以及阴离子(OH-、SO42-),由于正负电荷相互吸引,所以电解质溶液中的阳离子会移向Cu片去中和Cu片上带负电荷的电子,阴离子则移向Zn片去中和Zn片上的正电荷,但是由于溶液中的H+得电子能力比Zn2+强,所以H+就移向Cu片去获得Cu片上由Zn片失去的电子而被还原为H原子,H 原子再结合成H分子即H2从Cu片上逸出,因此Cu片上有无色气泡产生.通过电流表指针发生偏转并且指针偏向于Cu片这一边,可以得出该装置产生了电流(而电流的形成是因为电子发生了定向移动),并且电流移动的方向与电子移动的方向相反,所以电流是从Cu片流出,Zn片流进,即Cu片作为正极;Zn片作为负极.原电池工作原理的总结归纳:①原电池中电流的流向:正极→负极①原电池中电子的流向:负极→导线→正极(注意:在该过程中,电子是永远都不会进入到电解质溶液中,因为电子只在金属内部运动并且电解质溶液中的自由移动的阴阳离子也不能在导线中通过)①原电池中电解质溶液中阴、阳离子的移动方向:阳离子→正极阴离子→负极①原电池工作原理的本质:发生自发的氧化还原反应即将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动,将化学能转化为电能的形式释放.(所谓自发就是指该氧化还原反应不需要借助外在的力量即本身就能够自己发生)①原电池中的负极发生氧化反应,通常是电极材料或还原性气体失去电子被氧化,电子从负极流出;原电池的正极发生还原反应,通常是溶液中的阳离子或O2等氧化剂得到电子被还原,电子流入正极.(2)原电池的构成条件(两极一液一回路,反应要自发)①两极:正极和负极是两种活泼性不同的电极材料,包括由两种活泼性不同的金属材料构成的电极或者是由一种金属与一种非金属导体(如石墨)构成的电极,一般活泼性较强的金属作为负极.①一液(电解质溶液):包括酸、碱、盐溶液.①一回路(构成闭合的电路):即两电极由导线相连或直接接触以及两电极必须插入到同一种电解质溶液中或者分别插入到一般与电极材料相同的阳离子的两种盐溶液中,两盐溶液之间用盐桥相连形成闭合回路.比如以下装置:①氧化还原反应要自发:指电解质溶液至少要与作为负极的金属电极材料发生自发的氧化反应.(3)电极反应式①定义:原电池中的正极和负极所发生的反应①电极反应式的书写方法:补充:复杂电极反应式的书写如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写:CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋3H2O……总反应式2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正极反应式CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO2－3……负极反应式注意:①电极反应式的书写必须遵守离子方程式的书写要求,比如难溶物、弱电解质、气体等均应写成化学式形式.①注意电解质溶液对正、负极反应产物的影响.如果负极反应生成的阳离子能与电解质溶液中的阴离子反应,则电解质溶液中的阴离子应写入电极反应式中,例如Fe与Cu在NaOH溶液中形成原电池,负极反应式为:Fe+2e-+2OH－=Fe(OH)2.三、原电池的应用(1)比较金属的活动性强弱①原理:一般原电池中活动性较强的金属作负极,活动性较弱的金属作正极.①应用:比如A、B两种金属用导线连接或直接接触后插入到稀H2SO4电解质溶液中,若A极溶解,B极有气泡产生,由此可判断A是负极,B是正极,活动性:A>B.(2)加快氧化还原反应的速率①原理:在原电池中,氧化反应与还原反应分别在两极进行,溶液中的粒子运动时相互间的干扰小,从而使化学反应速率加快.①应用:比如实验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时,通常滴入几滴CuSO4溶液,能够加快产生H2的速率.原因在于Zn 与置换出的Cu构成了原电池,加快了反应的进行.(3)防止金属被腐蚀(比如要保护一个铁闸,可用导线将其与一Zn块相连,使Zn作原电池的负极,铁闸作正极)补充:金属腐蚀①定义:指金属或合金与周围接触到的气体或液体发生化学反应,使金属失去电子变为阳离子而消耗的过程.②金属腐蚀的分类:化学腐蚀和电化学腐蚀在金属腐蚀中,我们把直接发生氧化还原反应且不构成原电池的腐蚀称为化学腐蚀;而由不纯的金属与电解质溶液接触时形成的原电池反应而引起的腐蚀称为电化学腐蚀,电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀:在潮湿的空气中,钢铁表面吸附一层薄薄的水膜,里面溶解了少量的O2、CO2等气体,含有少量的H＋和OH－从而形成电解质溶液.A.当电解质溶液呈中性、弱碱性或弱酸性时,它跟钢铁里的Fe和少量的C形成了无数个微小的原电池,Fe作负极,C 作正极,因此钢铁发生吸氧腐蚀.电极反应式为:负极(Fe):2Fe-4e-=2Fe2+ 正极(C):O2+2H2O+4e-=4OH－总反应式为:2Fe+O2+2H2O=Fe(OH)2B.当电解质溶液的酸性较强时,钢铁则发生析氢腐蚀.电极反应式为:负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+ 正极(C):2H＋+2e-=H2↑总反应式为:Fe+2H+=Fe2+ +H2↑(4)制作各种化学电源(比如制作干电池、铅蓄电池、新型高能电池等)(5)设计制作原电池①设计电路原电池的设计要满足构成原电池的四个条件:(a)由两种活动性不同的金属或由一种金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物)作为电极材料;(b)两个电极必须浸在电解质溶液中;(c)两个电极之间要用导线连接形成闭合回路;(d)有自发进行的氧化还原反应.②电极材料的选择电池的电极必须导电.电池中的负极必须能够与电解质溶液反应,容易失去电子,因此负极一般是活泼的金属材料.正极和负极之间只有产生电势差,电子才能定向移动,所以正极和负极一般不用同一种材料.③电解质溶液的选择电解质是使负极材料放电的物质.因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或电解质溶液中溶解的其他物质与负极发生反应(如空气中的O2).但是如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左、右两个容器中的电解质溶液一般选择与电极材料相同的阳离子的盐溶液.比如Cu-Zn-硫酸盐原电池中,负极金属Zn浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中.④设计示例拓展点2:原电池的正、负极的判断方法(1)根据组成原电池两电极的材料判断:一般是活泼性较强的金属作为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属作为正极.(2)根据电流方向或电子流动的方向判断:电流方向(在外电路)是由正极流向负极,电子的流动方向是由负极流向正极.(3)根据原电池中电解质溶液内阴、阳离子的定向移动方向判断:在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极.(4)根据原电池两电极发生的反应类型判断:原电池的负极总是失电子发生氧化反应,其正极总是得电子发生还原反应.(5)根据电极质量的变化判断:原电池工作后,X极质量增加,说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电,X极活动性弱;反之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X极为负极,活动性强.(6)根据电池中的现象判断:若某电极上有气泡冒出,则是因为析出了H2,说明该电极为正极,活动性弱.上述判断方法可简记为:特别提醒:①在判断原电池正、负极时,不能只根据金属活泼性的相对强弱判断,有时还要考虑电解质溶液,比如Mg、Al和NaOH溶液构成的原电池中,由于Mg不与NaOH溶液反应,虽然金属性Mg>Al,但是在该条件下却是Al作负极.因此要根据具体情况来判断正、负极.又比如说Fe、Cu在稀H2SO4溶液中,Fe作负极,Cu作正极;而Fe、Cu在浓HNO3溶液中,Fe作正极,Cu作负极.①原电池的负极材料可以参加反应,表现为电极溶解,但有的原电池(比如燃料电池)负极材料不参加反应;原电池的正极材料通常不参加反应.四、发展中的化学电源1.化学电源的分类2PbSOSO4放电充电锌银蓄电池的负极是锌,正极是Ag电极反应:O+H O+2e- =2Ag+2OH2Ag+Zn(OH)2Zn+Ag2O+H2O放电充电五、燃料电池燃料电池是一种能连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池.燃料电池的最大优点在于能量转化率高,可以持续使用,无噪音,不污染环境.燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应,只是一个催化转化元件.它工作时,燃料和氧化剂连续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排出,于是电池就连续不断地提供电能.(1)氢氧燃料电池2H+O=2H O1)燃料电池正极反应式的书写因为燃料电池正极反应物一般是O2,即正极都是氧化剂—O2得到电子的还原反应,故正极反应的基础都是O2+4e-=2O2-,O2-的存在形式与燃料电池的电解质的状态以及电解质溶液的酸碱性有着密切的联系.①电解质为酸性电解质溶液(如稀硫酸)在酸性环境中,O2-离子不能单独存在,可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O,O2-离子优先结合H+离子生成H2O.这样在酸性电解质溶液中,正极反应式为O2＋4H++4e-=2H2O.①电解质为中性或碱性电解质溶液(如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液)在中性或碱性环境中,O 2-离子也不能单独存在,O 2-离子只能结合H 2O 生成OH -离子,故在中性或碱性电解质溶液中,正极反应式为O 2＋2H 2O +4e -=4OH -.①电解质为熔融的碳酸盐(如Li 2CO 3和Na 2CO 3熔融盐混和物)在熔融的碳酸盐环境中,O 2-离子也不能单独存在,O 2-离子可结合CO 2生成CO 32-离子,则其正极反应式为O 2＋2CO 2 +4e -=2CO 32-.①电解质为固体电解质(如固体氧化锆—氧化钇)该固体电解质在高温下可允许O 2-在其间通过,故其正极反应为O 2+4e -=2O 2-.2)燃料电池负极反应式的书写燃料电池负极反应物种类比较繁多,可为氢气、水煤气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物质.不同的可燃物有不同的书写方式,要想先写出负极反应式相当困难.一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写,即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式,然后在电子守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式.比如以H 2、C 3H 8为燃料的碱性电池为例说明如下: H 2-2e - =2H +或H 2-2e -+2OH -=2H 2O;C 3H 8−−→−--e 203CO 2−−→−-OH 63CO 32-(3个C 整体从-8价升高到+12价,失去20e -),则有:C 3H 8-20e -+aOH -=3CO 32-+bH 2O,由电荷守恒知a=26;由H 原子守恒知b=17,所以电极反应式为C 3H 8-20e -+26OH -=3CO 32-+17H 2O(3)燃料电池与一次电池、二次电池的主要区别①氧化剂与燃料在工作时不断地由外部供给.①生成物不断地被排出.(4)废弃电池的处理废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质,随意丢弃,对生态环境和人体健康有很大的危害.若把它当作一种资源,加以回收利用,既可以减少对环境的污染,又可以节约资源.因此,应当重视废弃电池的回收.。
2019-2020学年人教版必修2 第2章第2节 化学能与电能(第2课时) 课件(51张)
2NH＋ 4 ＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O，所以不符合题意，A 错误；酸性氢氧燃料
电池电极反应式为 2H2－4e－===4H＋、O2＋4H＋＋4e－===2H2O，碱性氢氧燃料电
池，电极反应式为 2H2－4e－＋4OH－=== 4H2O、O2＋2H2O＋4e－===4OH－，所以
符合题意，B 正确；铅蓄电池放电时负极电极反应为 Pb－2e－＋SO24－===PbSO4，
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第二章 化学反应与能量
3．特点： (1)一次电池，放电后___不__能_____充电。 (2)便于携带，价格低。 (3) 若 将 电 解 质 NH4Cl 换 成 湿 的 KOH ， 并 在 构 造 上 改 进 ， 可 以 制 成 __碱__性______锰电池。 点拨：现代生活中，应用更多的是碱性锌锰电池。
修 ②
能。
人 教 版
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第二章 化学反应与能量
3．实例
负极 正极 电解质
氢氧燃料电池
甲烷燃料电池
__氢__气______失电子
___甲__烷_____失电子
____氧__气____得电子
氢氧化钾或硫酸
点拨：燃料电池中通入氧气的电极为正极，通入可燃物的电极为负极。
·
化 学 必 修 ②
人 教 版
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必
修 ②
破仑大声宣布：“你为科学事业做出了伟大的业绩，我宣布授予你侯爵封号，
人 教
任命你为意大利王国的上议员。”
版
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·
第二章 化学反应与能量
拿破仑是识人才的，伏打的发明具有重大而深远的意义。戴维就用这种电源发 现了许多种元素，法拉第用它发现了电解定律，早期的电弧灯、电动机、电报 等新技术都是用它作为能源的，它对近代科学技术的发展有着巨大的促进作 用。
必修2第二章第二节《化学能与电能》第一课时原电池
巩固练习
请同学们根据原电池的原理，指出下列 原电池的正极与负极分别是什么？写出电极 反应方程式和总反应方程式。
相同条件下，纯锌粒和粗锌粒与同浓度的 稀硫酸反应的速率一样吗？为什么？假如要 求你设计实验来证明你的观点，你的实验方 案是怎样的？证据和结论又是什么？
病例分析
病例分析
你能为她开一个药方吗？
必发生 失电子 的 氧化反应
必发生 得电子 的 还原反应
原电池
2、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。
电极 材料 Zn片
现象
电子 得失
电极反应
原电产 生
Zn－2e-＝ Zn2+ 2H++ 2e-＝ H2↑
【实验一】 分别把锌片和铜片插入到稀H2SO4中, 观察现象。
【实验二】 再用导线把锌片和铜片连接起来， 观察铜片上有无气泡产生？ 在导线中间接入一个电流表， 观察电流表的指针是否偏转?
A
原电池原理 一、原电池 1、定义:把化学能转变为电能的装置.
问题探究 你能找到原电池 的正负极吗?
“负极出电子，电子回正极”
负极
Cu片
得
正极
总的离子反应方程式
Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
形成原电池要具备哪些条件？
Zn—Zn与稀硫酸进行实验.
Zn—石墨与稀硫酸进行实验.
Fe—Zn与稀硫酸进行实验.
Cu—Zn与乙醇进行实验.
Cu—Zn与一个西红柿(或一个苹果)进行实验.
Cu—Zn与两个西红柿进行实验.
Cu—Zn与橙汁进行实验.
人教版化学必修二 第二章 第二节 第二课时 原电池(共18张PPT)
高中化学微课堂
原电池构成条件
四.原电池的构成条件
实验探究
A
Zn
Cu
① A
Zn
C
② A
Zn
Zn
H2SO4
H2SO4
原电池
①
H2SO4
②
电流表指针 区别 结论
偏转
偏转
不偏转
两极材料不同
有两种活泼性不同的金 属（或非金属）作电极
四.原电池的构成条件 1.有两种活泼性不同的金属（或非金属）作电极
Fe(NO3)3
Fe-Ag
Fe(SO4)3
你知道了吗？
哈哈！化学也能解决医学问题？
燃烧 蒸汽
发动机
间接：化学能 热能 机械能
电能
直接： 装置 原电池
工 作 原 理
构
概成
念
条 件
原电池
⑤
偏转
不偏转
电极材料不同
结论 能自发地发生氧化还原反应
四.原电池的构成条件 1.有两种活泼性不同的金属（或非金属）作电极 2.电极材料均插入电解质溶液中 3.能自发地发生氧化还原反应
实验探究
A
Zn
Cu
Zn
A Cu
⑥
H2SO4
H2SO4
H2SO4
电流表指针 区别
原电池
⑥组
偏转
不偏转
容器不同
结论
实验探究
A
Zn
Cu
③ A
Zn
Cu
④ A
Zn
Cu
H2SO4
电流表指针 区别 结论
HCl
酒精
原电池 偏转
③ 偏转