2020人教版化学必修2 第2章 第2节 化学能与电能
1．相对于普通锌锰电池来讲，碱性锌锰电池有什么优点？ 提示：碱性锌锰电池是将普通锌锰电池中的 NH4Cl 换成 湿的 KOH，这样可延长电池的寿命和提高其性能。 2．写出氢氧燃料电池反应的化学方程式，由此分析两极 反应物分别是什么？
提示：在 2H2＋O2===2H2O 反应中，化合价变化 H2→H2O， 氢由 0→＋1，O2→H2O，氧由 0→－2，H2 发生氧化反应，O2 发生还原反应，H2 为负极反应物，O2 为正极反应物。
2．充电电池 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，在充电时可以 逆向 进行，使电池恢复到放电前的状态。 (1)铅蓄电池
(2)镍镉电池 正极材料为 NiO(OH)，负极材料为Cd ，电解质为KOH 。 (3)锂离子电池 新一代可充电的绿色电池，低功耗电器的主流电源。 3．燃料电池 (1)原理 利用原电池的工作原理将 燃料 和 氧化剂 反应所放出的 化学 能直接转化为 电 能。 (2)与其他电池的区别 反应物由外设装备提供，如燃料和氧化剂等。
解析
解析：负极发生氧化反应，反应式为 Cu－2e－===Cu2＋， 正极发生还原反应，反应式为 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。负 极：Cu；正极：C 或铂；电解质溶液：FeCl3 溶液。
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发展中的化学电源
1．干电池 (1)锌锰电池
(2)碱性锌锰电池 将锌锰干电池中的电解质 NH4Cl 换成湿的 KOH ，并 在构造上作了改进。
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2．铁及铁的化合物应用广泛，如 FeCl3 可用作催化剂、 印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 (1)写出 FeCl3 溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式： _2_F_e_3＋__＋__C_u_=_=_=__2_F_e_2＋_＋ ___C_u_2_＋____________________________。 (2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标 出正、负极，并写出电极反应式。 正极反应：_2_F_e_3＋_＋__2__e－_=__=_=_2_F_e_2_＋__________________； 负极反应：_C_u_－__2__e－_=__=_=_C_u_2_＋_____________________。 装置图
3．如图是铅蓄电池构造示意图，下列
说法不正确的是
()
A．铅蓄电池，充电时电能转化为
化学能
B．电池工作时，电子由 Pb 板通过导线流向 PbO2 板 C．电池工作时，Pb 发生还原反应 D．电池工作时，H＋移向 PbO2 板 解析：A 项，铅蓄电池充电时把电能转化成化学能，正确；
B 项，电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，即电
正极
O2＋4H＋＋4e－=== O2＋4e－＋2H2O===
2H2O
4OH－
电池总反应
2H2＋O2===2H2O
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)手机上用的锂离子电池属于二次电池
(√)
(2)锌锰干电池中，锌电极是正极
(×)
(3)甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为负极，发生还原反应
(×)
1．废旧电池中的镉、镍、汞、铅等重金属阳离子会对 土壤和水造成污染，因此，要回收处理。
2．二次电池可循环使用，但充、放电次数仍有限制， 有一定的使用寿命。
3．燃料电池的燃料可随时添加，电池可持续放电，这 是其他电池无法比拟的。
4．氢氧燃料电池：
酸性电池
碱性电池
负极
2H2－4e－===4H＋
2H2 ＋ 4OH － － 4e － ===4H2O
②负极本身不反应时，常见书写方法为： 氢氧(酸性)燃料电池，负极反应式为 H2－2e－===2H＋。 氢氧(碱性)燃料电池，负极反应式为 H2－2e－＋2OH－===2H2O。 (2)正极反应式的书写 ①首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒；
②其次确定该微粒得电子后变成哪种形式。 如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应式为 O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 氢氧(碱性)燃料电池，正极反应式为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 铅蓄电池正极反应式： PbO2＋2e－＋4H＋＋SO24－===PbSO4＋2H2O。
提示：装置 D 能构成原电池；装置 A 不能构成原电池， 原因是酒精为非电解质；装置 B 不能构成原电池，原因是没 有形成闭合回路；装置 C 不能构成原电池，原因是两个电极 的金属活泼性相同。
2．原电池工作时，电子和离子分别怎样移动？ 提示：电子是从负极经过导线移向正极；在原电池电 解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
2．比较金属的活动性强弱 (1)原理：原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动 性弱的金属为正极。 (2)应用：有两种金属 A 和 B，用导线连接后插入到稀硫 酸中，观察到 A 极溶解，B 极上有气泡产生，由原电池原理 可知，金属活动性 A>B。
3．设计原电池
(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、
返回
原电池原理的应用
1．加快氧化还原反应的速率 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进 行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应速率增大。 (2)应用：实验室用 Zn 和稀 H2SO4(或稀盐酸)反应制 H2， 常用粗锌，它产生 H2 的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀 H2SO4 形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生 H2 的速率加快。
2．下列有关电池的说法正确的是
()
A．铅蓄电池不属于二次电池
B．原电池工作时一定有氧化还原反应发生
C．废旧电池可埋入土壤，作为肥料
D．氢氧燃料电池，通入氢气的电极为电池的正极 解析：铅蓄电池属于二次电池；原电池工作时一定有电子
转移，一定有氧化还原反应发生；废旧电池中含重金属，
埋入土壤，会污染环境；氢氧燃料电池中通入 H2 的电极 为负极，通入 O2 的一极为正极。 答案：B
(4)废旧电池需回收集中处理的原因是为了利用电池外壳的
金属材料
(×)
2．人造卫星常用到的一种高能电池——银锌蓄电池，它在放电
时的电极反应为 Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O Ag2O＋
H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，据此判断氧化银是
()
A．负极，被氧化
B．正极，被还原
C．负极，被还原
2．化学能间接转化为电能——火力发电
过程
能量转换 关键
__化__学_能→_热__能→_机__械__能→_电__能 化石燃料的_燃__烧__(_氧__化__还__原_反应)
3．化学能直接转化为电能——原电池
(1)实验探究
实验装置
实验现象
结论
铜片：有__气__泡__产__生__ 锌片：溶解 电流表： 指针偏转
()
A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c
解析
解析：装置一是原电池，a 极质量减小，说明 a 极金属失电 子形成离子，故 a 极金属比 b 极金属活泼；装置二没有形成 原电池，可知 b 比 c 活泼，且 c 位于金属活动性顺序表中氢 的后面；装置三形成原电池，易知 d 比 c 活泼；装置四中， 电流从 a 极流向 d 极，则电子是从 d 极流向 a 极，知 d 比 a 活泼。因此四种金属的活动性顺序为 d>a>b>c。 答案：C
有电流产生，装 置 中 化学 能 转 化为 电 能
(2)概念：把化学 能转变为 电 能的装置。
(3)工作原理
负极电 电极 极材 反料 应： ：ZZnn失去 电子，发生 氧化 反应 电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋
正极电 电极 极材 反料 应： ：C得u到 电子，发生 还原 反应 电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑
还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电
解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。
(2)实例：
以 Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu 为例
装置
材料选择
电极反应
负极：Fe
负极：Fe－2e－
正极：Cu 或 C 等(活泼性比 Fe ===Fe2＋
差的金属或导电成原电池的条件判断，只有⑤符合。 (2)在装置⑤中，较为活泼的金属铁作负极，发生氧化反 应：Fe－2e－===Fe2＋；不活泼的金属铜作正极，正极上发 生还原反应：2H＋＋2e－===H2 ↑，所以看到的现象是正 极产生气泡。 (3)由上述分析，可确定此原电池的电池总反应是 Fe＋ H2SO4===FeSO4＋H2↑。
3．原电池正、负极的判断
4．电极反应式的书写 (1)负极反应式的书写 ①活泼金属作负极时，电极本身被氧化： a．若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接 写为金属阳离子，如： Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋。 b．若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应 式为两反应合并后的反应式。如 Mg-Al(KOH)原电池，负极 反应式为 Al－3e－＋4OH－===AlO－ 2 ＋2H2O；铅蓄电池负极反 应式：Pb－2e－＋SO24－===PbSO4。
第二节 化学能与电能
[课标要求] 1．了解化学能与电能的转化关系。 2．初步了解原电池的工作原理及应用。 3．了解研制新型电池的重要性。 4．会书写简单的电极反应式。
1．构成原电池的条件 (1)具有活泼性不同的两个电极； (2)两电极必须插入电解质溶液中； (3)形成闭合回路； (4)能自发地发生氧化还原反应。
电解质溶液：CuSO4 溶液
2e－===Cu
1．有 a、b、c、d 四个金属电极，有关的实验装置及部分实验 现象如下：
实验 装置
部分实 a 极 质 量 减 b 极有气体 d 极溶解， 电流从 a 极
小，b 极质量 产生，c 极 c 极有气体
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
必修2 第2章 第2节 第3课时 化学能与电能
应用：改变反应速率
Fe 水 Fe Zn Fe Fe 水 Sn Zn
下列装置中铁腐蚀最快的是
海水
海水
化学学习的神器
H L D
应用：海水电池
试分析正负极并写出电极反应 Al Pt
海水 提示: 提示:总反应 = 正极反应+ 负极反应 正极反应+ 负极：4Al -12e‾ + 12OH‾ = 4Al(OH)3 负极：4Al 正极：3O 正极：3O2 +6H2O +12e‾ = 12OH‾
H L D
练习
金属 A B C D 电流方向 Cu→Al Cu→ B→Cu Cu→C Cu→ Cu→D Cu→ 电压（V 电压（V） +0.78 -0.15 +1.35 +0.30
四个原电池的电压如下
已知电压越大，则金属性差异越大。试排序这些金属
金属性：C 金属性：C > A > D > B
化学学习的神器
化学学习的神器
H L D
作 业
Байду номын сангаас完成学案
化学能与电能
一些原电池的应用
Duty Honor Love
化学学习的神器
H L D
复习回顾
A 正极 Cu Zn 负极
试分析下面原电池的正负极和电极反应
CuSO4 Cu2+ + 2e- = Cu
ZnSO4 Zn-2e- = Zn2+
化学学习的神器
化学学习的神器
H L D
应用: 应用:银锌电池
试分析正负极并写出电极反应 Zn Ag/Ag2O
KOH 提示: 提示:总反应 = 正极反应+ 负极反应 正极反应+ 负极：Zn 负极：Zn -2e‾ + 2OH‾ = Zn(OH)2 正极：Ag 正极：Ag2O + 2e‾ +H2O = Ag + 2OH‾
新课程人教版高中化学必修2《化学能与电能》说课稿(第一课时)
新课程人教版高中化学必修2《化学能与电能》说课稿（第一课时）新课程人教版高中化学必修2《化学能与电能》说课稿（第一课时）今天我说课的内容是新课程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），以下我从四个方面加以阐述。
一、说教材1、在教材中的地位和作用化学能与电能属于化学原理范畴，是化学学科的重要原理性知识之一，也是对氧化还原反应原理本质的拓展和应用。
初中化学初步学习了化学与能源，在选修模块④将系统深入地学习化学反应与能量。
本节课既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又为选修奠定必要的基础。
起到承前启后的作用。
2、三维目标的确定和依据（1）知识与技能：①理解并掌握原电池原理。
②通过实验提高学生设计能力、观察能力、动手能力及思维能力。
（2）过程与方法：①通过教师创设问题情境、学生进行实验探究，帮助学生自主建构原电池概念，理解和掌握原电池原理。
②通过化学史实引导学生以问题为中心发现问题、解决问题的学习方法。
（3）情感态度与价值观：①通过原电池的发明、发展史，培养学生实事求是、勇于探究、创新的科学态度。
②体验科学探究的艰辛与愉悦，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。
3、重点、难点的确立重点：原电池的反应原理、构成条件。
难点：原电池的原理和电极反应式的书写。
二、说教法1、实验探究法本节在学习原电池的概念和原理时，实验探究过程可以表示为：实验探究法的选择意在落实新课改通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的改变，培养学生的创新精神和实践能力的基本理念。
2、指导发现式本节课从科学史的引入到实验探究，再到归纳整理得出结论。
整个教学过程中学生的活动都是在教师不断创设问题情境和指导之下完成的，教师的引导帮助学生尽可能排除失败和无效学习。
本节课中原电池中的微观粒子（电子和离子）的运动状况作为难点，我借助两种手段来突破。
一是利用灵敏电流计判断电子的运动方向，二是借助电脑动画模拟演示电解质溶液中离子的运动情况。
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。
2020-2021学年化学人教版必修2课件：2-2-1 化学能转化为电能
解析：A 项，锌作负极，电极反应式为 Zn－2e－===Zn2＋， 负极质量减轻，铜作正极，电极反应式为 Cu2＋＋2e－===Cu，正 极质量增加，故 A 正确；B 项，铝作负极，铁作正极，电子由铝 片(负极)通过导线流向铁片(正极)，故 B 错误；C 项，H＋向正极 移动，得到电子，发生还原反应，则硫酸根离子必然向负极移动， 这样才能形成一个闭合回路，故 C 错误；D 项，虽然镁的金属活 动性比铝强，但镁不与 NaOH 溶液反应，而铝能与 NaOH 溶液 反应，即在此环境中铝更容易失去电子，铝作负极，镁作正极， 故 D 错误。
燃烧 ――→
热能蒸汽 ―ຫໍສະໝຸດ →机械能发―电―→机 电能 。
(2) 燃烧 是使化学能转化为电能的关键。
2．原电池 (1)实验探究。
(2)原电池。 ①定义：将化学能转变为 电能 的装置。 ②工作原理(以铜－锌－稀硫酸原电池为例)：
③构成条件——“两极一液一线一反应” a．两极——两种 活泼性 不同的金属(或一种为能导电
劣质不锈钢腐蚀的实验现象：不__锈__钢__表__面__有__红__色__物__质__生__成__。
[思路分析] 设计原电池步骤如下： ①以自发发生的氧化还原反应为基础。 ②把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应， 从而确定电极反应。 ③以两极反应为原理，确定电极材料以及电解质溶液。 ④画出示意图。
(3)实例：
在大海中航行的轮船，钢制船壳上常镶嵌一定量 的锌块，目的是什么？
提示：钢的成分是铁碳合金，轮船在大海中航行，钢铁与海 水接触，形成铁碳原电池，能加速铁的腐蚀。由于锌比铁活泼， 在船壳上镶嵌锌块后，形成铁—锌原电池，锌作负极被腐蚀，从 而保护了轮船不被腐蚀。
[例 2] 铁及铁的化合物应用广泛，如 FeCl3 可用作催化剂、 印刷电路铜板和外伤止血剂等。
教育部参赛_必修2第二章第二节《化学能与电能》_杜海彦
教材分析
本节内容是电化学中的重要知识。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。第一课时的主要内容有：原电池的概念、原理、组成原电池的条件。本节教材设置了大量的 探究教学素材，富有深刻的探究教学思想内涵。首先，新课引入的一个演示实验 2-4 为探究教学创 设了问题情景，当学生观察到 “铜片上产生气泡”这一反常的实验现象，就会情不自禁地提出一 系列问题，产生强烈的探索欲望，并提出各种各样的假设；紧接着，教材又设置了一个讨论题学与 问，让学生自己归纳“组成原电池的正负极” 。当学生理解原电池的原理后，又是科学探究实验为 学生提供“实证性”材料，学生根据实验现象，经过严密的逻辑推理，得出相关结论；同时，课本 后面的“实践活动——水果电池” ，习题中的 4 小题都是本课时探究教学内容的应用和延伸。
学情分析
学生初次接触电化学知识，对原电池的工作原理有神秘感和探索欲望。要充分利用学生的好奇 心和求知欲， 设计层层实验和问题情境， 使学生在自主实验、 积极思考和相互讨论中自己发现问题、 分析问题和解决问题。
教学目标
1.知识目标：理解原电池原理，掌握构成原电池的条件，会进行简单的原电池设计。 2.情感目标： 培养学生的探究精神和依据实验事实得出结论的科学态度， 培养学生的团队协作精神。 3.能力目标：培养学生观察能力、实验能力、实验设计能力、语言表达能力。培养学生正向思维、 逆向思维、发散思维能力。
明锌片上的电子是否通过导线转移到了铜片上？ 【学生回答】在铜片和锌片中间连接一个灵敏电流计，检测有无电流 【实验指导】使用灵敏电流计的注意事项 【学生活动】实验并观察现象 【学生回答】现象：电流计指针偏转 结论：有电流流过，说明导线中有电子流过， 说明氢离子得到的电子确实是锌片失去，通过 导线传递到铜片上的。 （但是，对于刚才同学提出的问题，即“既然电子是锌片失去的，氢离子为什么不直接在锌片 上得电子，而要到铜片上得电子呢？”还是觉得难以解释。 ） 【动画演示】由于锌片失去电子后产生锌离子，锌片的周围有许多来不及扩散到溶液中去的锌 离子，对氢离子有排斥作用，使氢离子很难在锌片上直接得到电子 【学生小结】 2+ 锌片：较活泼，电子流出，发生氧化反应 Zn－2e =Zn + 铜片：较不活泼，电子流入，发生还原反应 2H +2e =H2↑ 能量变化：化学能转变为电能 【板书】1.原电池的概念： 【实验指导】给你一节干电池，用实验证明铜锌原电池的正负极 【学生活动】实验并观察现象 【学生回答】现象：测干电池时，电流计指针偏向正极方向，测铜锌原电池时，电流计指针偏 向铜片方向 结论：锌片为负极，铜片为正极 【板书】2.原电池的原理： 2+ 负极：电子流出，较活泼， （锌片） ：Zn－2e =Zn （氧化反应） + 正极：电子流入，较不活泼， （铜片） ：2H +2e =H2↑（还原反应） 【引导】写出铜锌原电池的总反应方程式，并比较其与锌片直接跟稀硫酸反应有何异同。 + 2+ 总反应方程式为：Zn+2H =Zn +H2 ↑ 相同点：总反应方程式相同 不同点：电子转移途径不同 【过渡】原电池的实质是氧化还原反应，氧化还原反应都可以设计成原电池，那么构成原电池 要有哪些条件呢？ 【板书】3.组成原电池的条件 【实验习题】请用实验验证下列哪些装置构成原电池？并据此对比分析，讨论构成原电池的条 件。 【学生活动】实验并观察现象。 【学生回答】C、D、H 构成原电池 【学生讨论】 （通过对比分析、讨论和补充、修改，最后得出组成原电池的条件） 学生甲：从 A、B 不构成原电池可知，构成原电池必须有两种活动性不同的金属作电极。从 F、 G 不构成原电池可知，要组成原电池还必须构成闭合回路 学生乙：H 也构成原电池，是因为水果呈酸性，说明构成原电池需酸溶液。 学生丙：D 也能构成原电池，说明构成原电池不一定要酸溶液，也可以是盐溶液，结合 E 可知， 构成原电池电极材料必须与电解质溶液接触。 学生丁：从 C 可知，电极材料也可以是象石墨这样能导电的非金属。 【学生小结】组成原电池的条件：
必修2 第2章 第2节 第1课时 化学能与电能
H L D
讨论
如果我把铜片换成铜丝，如下图，这个反应还 可以进行么？ Zn Cu 盐酸 如果我在铜丝中间的位置接入一个电流表，你 估计现象是怎样的？电流的方向是怎样的呢？ 这个反应过程是释放能量还是吸收能量？以怎 样的形式呢？
H L D
原电池
我们生活中所使用的电池都是以这个实验为原始模 型设计的，所以我们把这个装置也称为原电池。 阅读课本第41页，看一看如何表达这个反应的过程。 阅读课本第41页，看一看如何表达这个反应的过程。 41 1 锌片是电池的正极还是负极?发生的是氧化还是还原? 锌片是电池的正极还是负极?发生的是氧化还是还原? 2 铜片是电池的正极还是负极?铜片参与反应了么?铜 铜片是电池的正极还是负极?铜片参与反应了么? 片起到什么作用? 片起到什么作用? 3 溶液中定向移动的主要是哪些离子? 溶液中定向移动的主要是哪些离子?
Mg
H L D
小练习
与你同桌讨论一下： 下面的装置可以实现原电池的效果么? 下面的装置可以实现原电池的效果么? Fe 酒精 Fe 硫酸 C Fe 盐酸 C Fe 盐酸 Cu Fe
H L D
讨论
想要制作一个原电池，需要注意哪些要素？ 1 需要有闭合回路 2 要有不同的两个电极 3 要有电解质溶液(*或者类似的物质) 要有电解质溶液(*或者类似的物质) 试判断一下下面的反应的正负极： Al 浓硝酸 Cu Al NaOH Cu
H L D
作
业Байду номын сангаас
完成学案。
完成课后习题。
化学能与电能
化学能与电能
Duty Honor Love
H L D
观察思考
1 2 3 4 5
观察实验，思考下面的问题： 实验的现象是怎样的？ 按照我们学过的知识，盐酸与铜能反应么？ 如果我告诉你这两片铜片里面夹了一片锌片，你 能解释现象了么？ 氢气气泡既然不能穿过铜片，为什么铜片上面会 有气泡？ 写出盐酸与锌反应的方程式，结合反应解释现象
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.。