人教版高中化学必修2第二章第二节 化学能与电能
C．c > a > b .> d D．b > d > c > a
例2: 如图所示，各烧杯中均盛有海水，铁在其中被
腐蚀由快到慢的顺序为 （ C）
A.②①③④ C. ④②①③
B. ④③①② D. ③②④①
科学探究1(P41)
A
A
Mg
Cu Mg
Fe Fe
A
Cu
果汁
果汁
果汁
拓 展：如何设计简单的原电池？
稀N硫aO酸H溶溶液液
思考题
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？
粗锌粒反应要更快，因形成 了原电池而加快了反应速率
二、原电池原理的应用
①加快氧化还原反应速率 ②揭示金属腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。 ③比较金属活动性强弱 ④设计原电池 ⑤制作干电池、蓄电池、高能电池等。
用途： 广泛用于卡式录音机、闪光灯、电动玩具、 袖珍电视机等。
特点：
a：一次性电池，不可逆 b：用KOH代替NH4Cl能提高 性能，延长寿命
(碱性锌锰干电池) 碱性锌锰干电池的工作原理如图：
负极(Zn)电极反应式： Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极(MnO2)电极反应式： 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH ＋2OH－ 总反应： Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2 ＋2MnOOH
新课标人教版化学必修Ⅱ 第二章 第二节 化学能与电能
电能是现代社会 中应用最广泛、使用 最方便、污染最小的 一种二次能源，又称 为电力。
2001年我国发电总量构成
火电，又称 为火力发电。 那么，火究 竟是如何转 化为电？
估计在2050年火电仍居首位
看图，简述火力发电的工作原理？
化学能 燃烧 热能 蒸汽 机械能 发电机 电能
负极： Zn－2e-＝Zn2+
④
正极： 2H++2e-＝H2↑
(√)
总反应： Zn+2H+＝Zn2++H2↑
负极： Fe－2e-＝Fe2+
⑤
正极： Cu2++2e-＝Cu
(√) 总反应： Fe+Cu2+＝Fe2++Cu
或 Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4
2. 请同学们根据原电池的原理， 完成表格内容；并写出总反应方程 式.
思考1：火力发电有何利与弊？
利
燃料燃烧转化为电能后，社会中应用最广泛、 使用最方便,且我国煤炭资源丰富,廉价方便.
弊 产生二氧化硫和氮的氧化物，导致空气污
染，也会造成酸雨，破坏生态环境； 会产生二氧化碳，会使地球的温室效应恶
化, 也会产生大量的废料和废水， 能量转化率低
思考2：假设你是电力工程师，面对这些利与弊， 你会如何应对呢？
负
正
极
极
原电池设计思路：
① 分析氧化还原反应
找出还原剂和氧化剂 ② 通常须两活性不同的电极
电解液
通常,以还原剂的金属单质作负极；活泼性比还原 剂金属弱的作正极。
③ 电解质溶液
通常用含有氧化剂阳离子的溶液作电解质溶液
请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应： Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+设计成一个原电池。
新型燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH
溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧 气。电极反应： 负极：CH4 + 10OH- - 8e-＝CO32- + 7H2O 正极：2O2 + 4H2O + 8e-＝8OH总反应：CH4 + 2O2 + 2KOH＝K2CO3 + 3H2O
2-16 使用燃料电池的汽车
出电极反应式。
A
C
负极：Cu-2e =Cu2+ 正极：2Fe 3+ +2e =2Fe 2+
2、请判断右边原电池的正、负极？ 并写出电极反应式； 如果把稀硫酸换成NaOH溶液呢？
FeCl3溶液
A
Mg
Al
负极(Mg)：Mg-2e- =Mg2+ 正极(Al)：2H+ +2e- = H2↑
提示：
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2、充电电池：
充电电池又称二次电池，能够重复使用 至一定的周期。
铅蓄电池：最早使用的充电电池，它是用 硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极 板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵 状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中。
特点：
二次电池,可再次
充电使用
镍镉充电电池：它是一种体积小，
具有残留性记忆的充电电池，可重复使 用500次以上。它以Cd为负极，NiO(OH) 为正极，KOH为电解液。广泛用于收录机、 无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀 等，但有毒。
1. 电解液： 硫酸铜、氯化铜、硝酸铜 等可溶性铜盐溶液
2. 电极材料：
负极 铁 ，正极 铜、石墨或比铁 不活泼的其他金属
3. 电极反应式 ：
负极: Fe － 2e - = Fe 2+ 正极: Cu2+ +2e - = Cu
一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+
+Cu,该反应的的原电池正确组合是（ C）
a、改进火力发电 b、研究新的发电方式
火力发电的化学深层本质分析
火力发电
过程
将化学能经一系列能量转化为电能
关键
燃烧
本质
氧化还原反应
本质
氧化剂与还原剂之间发生电子的转移
引起
旧键断裂和新键形成、体系能量变化
探究实验：
⑴将Zn片插入稀H2成
⑵将Cu片插入稀H2SO4溶液中 有什么现象？ 无明显现象
锂离子电池：它是新一代可充电的
绿色电池，现已成为笔记本电脑、移动 电话、摄像机等低功耗电器的主流。
2-14 锂离子电池
3、燃料电池
燃料电池：它是一种高效、环境友好的发电 装置。它的电极材料一般为活性电极，具有 很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。 燃料电池由3个主要部分组成：
燃料电极（负极）； 电解液 ； 空气／氧气电极（正极）。
氢 氧 燃 料 电 池
【知识拓展---氢氧燃料电池的电极反应式】
介质 酸性 中性 碱性
电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
负极 正极 负极 正极 负极 正极
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
正极 负极
A
B
Zn Cu
Cu Zn
C
D
Cu Fe
Zn Zn
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 HCl
二、认识----发展中的化学电源
干电池
碱性电池
蓄电池
锂离子电池
燃料电池 银锌钮扣电池
1、干电池
属于一次性电池
负极（锌筒）：Zn-2e- = Zn2+ 正极（石墨）：2NH4+ +2e-= 2NH3↑+ 2H2↑ 总反应：Zn+2NH4+=Zn 2++2NH3↑+2H2↑
⑶若将Zn片,Cu片用一导线连接， 导线间接一电流计，再浸在稀 H2SO4溶液中，有什么现象？
[实验2-4]原电池原理---锌铜原电池
Cu片 Zn片 电流表
现象现象
有气泡冒出
Zn片溶解，但无明显的气泡 电流计指针偏转
实验分析：
A
。。。
。。。
Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
Zn Zn2+
Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
例1: 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
B．a > c > d > b
两个电极上有什么现象？
负极反应：Fe-2e-=Fe2+ 正极反应：Cu2++2e-=Cu 总反应式：Fe+Cu2+=Fe2++Cu
负极Fe逐渐溶解 正极Cu的质量逐渐增大
e-
-
+
Cu2+ SO42-
书写电极反应式，注意以下几点：
（1）电极反应是一种离子反应，遵循书写离子 反应式的一切规则； （2）负极失电子所得氧化产物、正极得电子 所得还原产物，与溶液的酸碱性有关； (3)两极电极反应式中的电子得失数目（一般） 保持相等。 （4）两极反应相加得到总反应，总反应减去 负极反应得到正极反应、总反应减去正极反应 得到负极反应。
C
H2SO4
（可以）
（不可以）
（不可以）
（不可以）
5.原电池的构成条件
关键：装置内的物质发生了自发的氧化还原反应 ① 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 电极用导线相联构成闭合回路。
课堂检测：
判断以下哪个装置可以形成原电池，产生电流。
人教版化学必修二2.2-化学能与电能-配套讲课课件
C．CH3OH(g)＋H2O(l) －6e－ ===CO2(g)＋6H＋(aq) D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－(aq)
【答案】 C 【点拨】 甲醇燃料电池是甲醇在负极发生氧化反应，氧气在 正极发生还原反应，故B、D错误；A项不是电极反应式。
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。
（3）燃料电池
氢氧燃料电池(碱性介质）：
负极：
2H2＋4OH— －4e— ＝4H2O （氧化反应）
正极：
氢氧燃料电池结构
O2＋H2O＋4e—＝4OH—（还原反应） 总反应：2H2＋O2＝2H2O
练习 科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利 用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的 燃料电池发电，电池负极反应为( )
阳离子向正极移动 阴离子向负极移动
练习2：请在图上标出电子的流动方向和电流方向,
并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.
I e-
e- I
Ag
Fe
Zn
Cu
H2SO4 (aq)
CuSO4 (aq)
负极( Fe ): Fe－2e - = Fe 2+ . 负极( Zn): Zn－2e - = Zn2+ .
人教版高一化学必修二第二章第二节化学能和电能
间接：化学能燃烧热能蒸汽机械能发动机电能
装置
直接：
原电池
工 作
概
构 成
原念条
理
件
原电池知识要点
人教版高中化学必修二第二章第二节《化学能与电能》课件(共20张PPT)
【思考与交流】
原电池应由哪几部分构成，各起什么作用？ （或者，原电池形成的条件包括哪些？）
2、探究形成原电池的条件
形成条件一： 活泼性不同的两个电极 负极： 较活泼的金属 正极： 较不活泼的金属或石墨等
2、探究形成原电池的条件
形成条件二：电极需插进电解质溶液中
2、探究形成原电池的条件
形成条件三：必须形成闭合回路
（负极）通过外电路流向较不活泼的金属（正极）。
练习：
判断下列装置是否能构成原电池， 并写出相应的电极反应及总反应。
材料： Zn片、Cu片、导线、 西红柿（或其它水果）,根 据构成原电池的条件，请大 家尝试一下能否组成原电池？
1. 课本P45 第1、2、4题
2. 查阅资料， 了解各种电池
2、电极需插进电解质溶液中 3、必须形成闭合回路
前提条件：自发的氧化还原反应
化学电池的反应本质是：氧化还原反应
【想一想】
下列各装置能否形成原电池反应？
Cu
Cu
Zn
Cu
Zn
Cu Cu
Ag
X H2SO4
Cu
Ag
√AgNO3
√H2SO4
X酒精
Cu
Znቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
X
CuSO4 ZnSO4
XH2SO4
Cu Zn
√H2SO4
实验步骤
现象
锌片逐渐溶解
3
铜片上有气泡
结论或解释
?
4
电流计指针偏转
导线中有电 流通过
原电池：将化学能转变为电能的装置叫原电池。
e-
经外电路 e- 流入铜极
e-
e-
e-
电子从锌极流出
Zn-2e-=Zn2+ (发生 氧化 反应) （锌片作负极）
人教版高中化学必修二第二章第二节《化学能与电能》课件(共23张PPT)
A
Zn
Cu
B
酒精
A
Zn
Cu
C
D
H2SO4
H2SO4
H2SO4
2. 在下图的8个装置中，属于原电池的是__4__6_7___。
3．把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中， 用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连 A为负极；C、D相连D上有气泡逸出；A、C相连A 上发生氧化反应；B、D相连，B是电子流入的一极 。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为C( )
2019/8/11
最新中小学教学课件
24
谢谢欣赏！
2019/8/11
最新中小学教学课件
25
思考题
用今天所学的知识尝试去解释：为 什么钢铁在潮湿的空气中极容易腐蚀 呢？
编后语
做笔记不是要将所有东西都写下，我们需要的只是“详略得当“的笔记。做笔记究竟应该完整到什么程度，才能算详略得当呢？对此很难作出简单回答。 课堂笔记，最祥可逐字逐句，有言必录；最略则廖廖数笔，提纲挈领。做笔记的详略要依下面这些条件而定。
电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向 较不活泼的金属(正极)；
溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极 移动。
还原剂失去 的电子从锌 极流出
负 极
还原剂(Zn)失去电 子，发生氧化反应
Zn-2e-=Zn2+
经外电路
流入铜极.
Zn2+
H+ SO42-
正极 氧化剂(H+)在铜 极上得到电子， 发生还原反应 2H+ +2e-=H2
全的人，主要是担心漏掉重要内容,影响以后的复习与思考.，这样不仅失去了做笔记的意义，也将课堂“听”与“记”的关系本末倒置了﹙太忙于记录， 便无暇紧跟老师的思路﹚。 如果只是零星记下一些突出的短语或使你感兴趣的内容，那你的笔记就可能显得有些凌乱。 做提纲式笔记因不是自始至终全都埋头做笔记，故可在听课时把时间更多地用于理解所听到的内容.事实上，理解正是做好提纲式笔记的关键。 课堂笔记要注意这五种方法：一是简明扼要，纲目清楚，首先要记下所讲章节的标题、副标题，按要点进行分段；二是要选择笔记语句，利用短语、数 字、图表、缩写或符号进行速记；三是英语、语文课的重点词汇、句型可直接记在书页边，这样便于复习时查找﹙当然也可以记在笔记本上，前提是你 能听懂﹚；四是数理化生等，主要记老师解题的新思路、补充的定义、定理、公式及例题；五是政治、历史等，着重记下老师对问题的综合阐述。
人教版高中化学必修二第二章第二节《化学能与电能》课件.(共张PPT)
例子
如：普通锌锰 电池、碱性锌 锰电池、锌银 纽扣电池
二次电池
燃料电池
铅蓄电池、 锌银蓄电池、 镍镉电池、 锂离子电池
氢气、甲醇、天 然气、煤气与氧 气组成燃料电池。
小型高性能 燃料电池
2.化学电池优点
（１）能量转换效率高，供能稳定可靠。
（２）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的 电池和电池组，使用方便。 （３）易维护，可在各种环境下工作。
人教版高中化学必修二第二章第二节 《化学 能与电 能》课 件.(共2 0张PPT )
铅蓄电池放电的电极反应：
负极（ Pb ） Pb(s) + SO42-(aq) - 2e- = PbSO4 (s)（氧化反应）
正极（PbO2） PbO2 (s) +4H+ (aq) + SO42-(aq) + 2e- = PbSO4 (s)
二、二次电池介绍
二次电池
铅蓄电池 镉镍电池
氢镍电池 锂离子电池 ……
人教版高中化学必修二第二章第二节 《化学 能与电 能》课 件.(共2 0张PPT )
人教版高中化学必修二第二章第二节 《化学 能与电 能》课 件.(共2 0张PPT )
铅蓄电池
人教版高中化学必修二第二章第二节 《化学 能与电 能》课 件.(共2 0张PPT )
一、一次电池介绍
锂电池 ……
人教版高中化学必修二第二章第二节 《化学 能与电 能》课 件.(共2 0张PPT )
碱性锌锰电池：(-) Zn│KOH│MnO2 (+)
负极(Zn)：Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正极(MnO2)：2MnO2+2H2O+2e- =2MnOOH+2OH电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 优缺点简析：只能使用一次，不能充电；价格较贵；比 能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电。
人教版高中化学必修二第二章第二节《化学能与电能》课件(共27张PPT)
利用燃料（煤）燃烧放热，加热水， 不再生；
形成高温高压过热蒸汽，推动气轮机 旋转，带动发电机转子（电磁场）旋
能块锌片和铜片分
别插入盛有稀硫酸的烧杯里。
Zn片有气泡产生，铜片没有。
实验2：用导线将锌片和铜片 连接起来。 Zn片溶解，铜片有气泡产生。
Zn
成 H2 ，被 还原 。
e－
A
e-
Cu
Cu片起到传导 电子的作用，
不参加反应
H+ SO42－H+
负极发生氧化反应，正极发生还原反应
外电路：电子从负极经外电路流向正极
内电路：阳离子移向正极，阴离子移向负极（正正负负）
3.★电极、电解质溶液和电极反应式
负极：（失电子，氧化反应） Zn片：Zn －2e- = Zn2+
Zn-2e-=Zn2+
经外电路
流入铜极.
Zn2+
H+ SO42-
正极 氧化剂(H+)在铜 极上得到电子， 发生还原反应 2H+ +2e-=H2
电流方向
1.下列装置中能组成原电池形成电流的是( C )
A
Cu Cu
A
Zn Cu 两
A
B
极
H2SO4 A
Zn Cu
C
H2SO4
酒精
一
A
液
Zn
Cu 一
D
H2SO4
氢氧燃料电池
是以H2为燃料，产物为H2O的一种高效低污染的 新型电池，主要用于航天领域。
它的电极材料一般为铂电极和活性炭电极（两 极均不参加反应），而是由外设备提供燃料和氧 化剂，反应时H2从负极进入，O2从正极进入，电 解质溶液一般为40%的KOH溶液或稀硫酸溶液。
人教版高中化学必修二：2.2《化学能与电能 》 课件 (共23张PPT)
2、根据原电池构成条件的实验探索，结合实际 （如经济条件、美观要求、口腔实际环境等），你 现在开的处方是什么？
五、教学反思与自我评价
本节课最大的亮点就是原电池工作原理、 构成条件均由学生动手实验探究来完成。 亲自动手实验探究的过程让学生体验真实 的化学课堂； 贺卡优美的音乐声和水果电池及果汁电池 让学生感到有趣的化学课堂； 原电池设计方案的自由选择让学生体验自 主的化学课堂。
2、学情分析
学生已经学习了元素化合物、电解质及氧 化还原反应等有关知识； 在能力上，学生已经初步具备了观察能力、 实验能力、思维能力。 学生在生活中对电池也有所了解。学生喜 欢通过实验探究化学反应的实质，由实验现象 推测反应原理，学生对本节课会有所期待。
3、教学目标
（1）知识目标：
认识原电池概念， 掌握原电池工作原理和构成条件。
六、板书设计
1.原电池：将化学能转变为电能的装置。 锌片： Zn-2e-=Zn2+ 铜片：2H+ +2e- =H2 总反应方程式:Zn + 2H+ =Zn2+ + H2 2.形成原电池的条件： （1）自发的发生氧化还原反应。 （2）活泼性不同的两电级。 （3）电解质溶液。 （4）构成闭合回路。
阴离子
eZn
原电池工作原理小结
Cu
A
再将图像定格，让学生归纳，共同完 成以下问题
还 反 氧化 化学能 电能 1、化学反应总伴随着能量变化 ,此装置将化学能转化为什么 原 应
H2SO4 (aq)
能量呢? 2、结合物理学知识，由电子流向确定铜锌 电极的名称 ？书 2+ 负极（锌）：Zn-2e =Zn 氧化反应 e写电极反应式 ，从得失电子的角度分析 + - 反应类型？
人教版化学 必修二 第二章第二节 化学能和电能(共30张PPT)
原电池
1.概念：把化学能转化成电能的装置叫做原电池
负极：电子流出的一极 正极：电子流入的一极
电极反应：
锌片（负极）：Zn-2e-=Zn2+ 氧化反应 铜片（正极）：2H++2e-=H2↑ 还原反应
原电池总反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
还原剂失去的电 子从锌极流出
负极
还原剂(Zn)失去电 子，发生氧化反应
× 稀H2SO4 D
×稀H2SO4 E
×酒精 F
×稀H2SO4 G
练习巩固
判断正、负极
Mg G
Cu Si G
C Mg G
Al
H2SO4溶液
负极：Mg 正极：Cu
H2SO4溶液
×
NaOH溶液
负极：Al 正极：Mg
请你当医生
可令她百思不解的是，自从车祸后,她常常感到头晕头痛、夜间失眠、心 情烦躁……医生绞尽了脑汁，格林太太的病情仍未见好转…… 一位年轻的化学家来看望格林太太时，为格林太太揭开了病因！
Zn-2e-=Zn2+
原电池工作原理
经外电路
流入铜极
H+
SO42-
正极 氧化剂(H+)在铜极上 得到电子，发生还
原反应 2H+ +2e-=H2
电流方向
正极、负极的判断
原电池化学反应本质：
负极：较活泼的金属 （还原性相对较强）
氧化还原反应
正极：较不活泼的金 属或非金属（还原性 相对较弱）
“负极出电子，电子回正极”
注意：自发进行的氧化还原反应是首要条件。
水果充电
利用苹果，柑橘，柠檬或其他水果 制作原电池给自己的小电器供电
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）
人教版高中化学必修二第二章第二节《化学能和电能》课件(共13张PPT)
内电路： 阳离子→正极 阴离子→负极
e-→ e-
↓
e↑ -
_
⊕
一、原电池
4.工作原理：
能量转变 化学反应
原电池
ห้องสมุดไป่ตู้
将化学能直接转化为 电能
氧化还原反应中电子 转移 (负极失去电子 经过导线定向的流入 正极)
课堂练习：请在图上标出电子的流动方向和电流方向,
并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.
I e-
电能——又称电力（二次能源） 二次能源：
经一次能源加工转移得到的能源． 一次能源：
从自然界中直接取得的能源．如:煤,石 油,天然气等.
【思考与交流】
【火力发电原理及过程】
思考：火力发电的过程能量是怎样转化的？
化学能 燃烧 热 蒸汽 机械能 发电机 电
（燃料）
能
（涡轮机）
能
思考：火力发电有什么缺点？
Z n 2 H Z2 n H 2
实验2一4 将铜片和锌片分别插入稀硫
酸溶液中，观察现象并解释原因。
G
Zn
Cu
现象：
Zn片逐渐溶解但无气泡；
Cu片上有气泡；
稀H2SO4
电流计指针偏转。
解释：
？
一、原电池
电源
1.定义：将化学能直接转变成电能的装置，
称为原电池
+-
2.正负极：
正极： 电子流进（或电流流出）的一极
e- I
Ag
Fe
Zn
Cu
H2SO4 (aq)
CuSO4 (aq)
负极( Fe): Fe－2e - = Fe 2+ . 负极( Zn): Zn－2e - = Zn2+ .
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.。