人教版高中化学必修2化学能与电能
结合实验探究一、二、三的 实验现象，你知道原电池的
形成条件是什么？
一、原电池 3、形成条件
①有两种活动性不同的金属（或 一种是非金属导体）作电极
②电极材料均插入电解质溶液中 （能自发进行氧化还原反应）
③两极（用导线）相连能形成闭 合电路
两极 一液 一连线
间接：化学能燃烧热能蒸汽机械能发动机电能
电流 表
现象
Cu片有气泡产生 Zn片表面没有气泡产生，锌片 溶解
电流表指针偏转
结论： 有电流产生
一、原电池 1、定义:把化学能转变为电能的装置.
A
Zn－Cu－H2SO4原电池
Zn
Cu 有两个电极
有两个电极
H+ SO42－H+
一、原电池 2、工作原理
A
一、原电池 2、工作原理
电极反应总式：
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
据统计，在我国发电总 量中，火力发电量一直 居于首位，火力发电即 通过化石燃料燃烧，将 化学能转变为热能，加 热水使之汽化为蒸气以 推动蒸汽轮机，然后带 动发电机发电。
你知道整个过程涉及了哪些能量吗？这 些能量又是如何转化的？
化石燃料 关键
化学能
燃烧
热能
蒸汽
发电机
机械能
电能
氧化还原反应
氧化还原反应是化学能转化为电能的关键。
装置
直接：
原电池
工 作 原
定 义
形 成 条
理
件
1、以下装置图可以形成原电池的是（ ） B
X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X 的表面有Z析出，X和Y组成原电池时，Y为电池的负 极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为（ ）C （A）X＞Y＞Z （B）X＞Z＞Y （C）Y＞X＞Z （D）Y＞Z＞X
2e-
Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑
Zn－2e- = Zn2+ （氧化反应）
（铜极起传导电子的作用）
2H++2e- = H2 ↑ （还原反应）
一、原电池 2、工作原理
负
正 负极：还原性相对较 强的材料
正极：还原性相对较 弱的材料
电子从什么极流向什么极？电流呢? 溶液中的离子流向又如何？
本质
A
电子转移
如何验证 是否形成 电流？
形成电流电流表Fra bibliotek现象：
A
Zn的表面产生大量气泡 发生了氧化还原反应
放出大量的热量 化学能转化为热能
电流表指针无偏转 没有形成电流
你能设计一个装置， 使化学能直接转变
为电能吗？
把氧化反应和还原反应分别在 两个不同的区域进行
请将实验现象记录在课本 P41表中
铜片 锌片
一、原电池 2、工作原理
电子、电流和离子的流向：
外电路：电子由负极流向正极， 电流由正极流向负极
内电路：阴离子移向负极，阳 离子移向正极，电流由负极 流向正极
请思考，原电池的形 成条件是什么？
判断原电池正负极的方法：
根据金属活动性； 根据电流方向或电子方向； 根据两极发生氧化还是还原反应； 反应现象：不断溶解的一端为负极，有气体 产生或者质量增加或者不变的一端为正极。
一个原电池总反应的离子方程式是 Zn+Cu2+ =Cu+Zn2+， 该原电池的正确组成是（ ） C
A.正极：锌，负极：铜，电解质溶液：氯化铜 B.正极：铜，负极：锌，电解质溶液：硫酸 C.正极：铜，负极：锌，电解质溶液：硫酸铜 D.正极：铁，负极：锌，电解质溶液：氯化铜
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。
化学人教版(2019)必修第二册6.1.2化学反应与电能 课件(共19张ppt)
2.二次电池(充电电池) (1)特点：二次电池在放电时所进行的 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。
(2)能量转化：化学能
电能
(3)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池。 3.燃料电池 (1)特点：①反应物储存在电池外部；②能量转换效率高、清洁、安全； ③供电量易于调节。 (2)燃料电池常用的燃料有： 氢气 、 甲烷 、乙醇等；常用氧化剂：氧气。
总： 2Al＋2OH－＋
2H2O===2AlO2—＋3H2↑（3）负极： Cu Cu－2e－===Cu2＋
正极： Fe NO3—＋e－＋2H＋===NO2↑＋H2O
总： Cu＋2NO3—＋4H＋
===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O（4）负极：Fe Fe－2e－===Fe2＋
正极：Cu O2＋2H2O＋4e－===4OH－
精讲领学：一、火力发电——化学能间接转化为电能
1.我国目前电能主要来自 火力 发电，其次来自 水力 发电。 2.火力发电能量转换过程 化学能 —燃—料—燃—烧→热能—蒸—汽—轮—机→机械能—发—电—机→电能 其中能量转换的关键环节是 燃烧（。氧化还原反应）
二、原电池——化学能直接转化为电能
1.实验探究
实验装置
实验现象
实验结论或解释
锌片： 逐渐溶解 ，有气__泡__ 锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与
产生 稀硫酸_不__反__应_
铜片：_没__有__变__化__
பைடு நூலகம்
锌片：_逐__渐__溶__解_ 铜片：_有__气__泡_产___生_ 电流表：_指__针__发__生__偏__转__
锌失去电子，变为 锌离子，电子 经过导线流向 铜片 ，产生电流， 氢离子 在铜片上得到 电子生成 氢气 ，反应过程中产生了_电__能_
化学能与电能课件-高一化学人教版(2019)必修第二册
即原电池的总反应
下列各种情况是否形成了原电池？
G
G
Fe
Ag Mg
Al
Zn
Cu
盐酸
A
G
Zn
Cu
CuSO4溶液
B
Zn
Cu
蔗糖溶液
D
H2SO4
E
盐酸
C
生铁
盐酸
F
装置是否为原电池的判断方法
练习
[例] X、Y、Z都是金属， 把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面 有Z析出， X与Y组成原电池时，Y是电池的负极。 X、Y、Z三种金属的活动性顺序为 ( C) Ａ．Ｘ＞Ｙ＞Ｚ Ｂ．Ｘ＞Ｚ＞Ｙ Ｃ．Ｙ＞Ｘ＞Ｚ Ｄ．Ｙ＞Ｚ＞Ｘ
原电池
4、原电池的应用
④金属因发生原电池反应而腐蚀 ——金属防护问题
如何避免轮船船身被腐蚀，延长 其寿命？ 通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部 分，装有一定数量的锌块，请解释原因
外 电子流向：负极 沿导线 正极
电
路 电流方向：正极 沿导线 负极
内 阳离子 正极
电 路
阴离子
负极
锌铜原电池的工作原理
负极（Zn） Zn - 2e- === Zn2+
工作原理 （反应方程式）
正极（Cu）
2H+ + 2e- === H2↑
总反应离子方程式： Zn + 2H+ === Zn2+ + H2↑
原因：轮船的船身一般是用铁做的， 装上锌块后，铁跟锌形成原电池，此 时锌作为负极发生氧化反应溶掉，而 铁作为正极被保护起来不受腐蚀。
《化学能与电能的转化》 说课稿
《化学能与电能的转化》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是《化学能与电能的转化》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“化学能与电能的转化”是高中化学必修 2 第二章第二节的内容。
本节内容是在学习了氧化还原反应、化学键等知识的基础上，进一步探讨化学能与电能的相互转化。
通过对原电池工作原理的探究，使学生认识到化学能可以转化为电能，为后续学习电解池等知识奠定基础。
教材从生活中的电池入手，激发学生的学习兴趣，引导学生思考电池中化学能是如何转化为电能的。
接着通过实验探究，让学生亲身体验原电池的工作原理，培养学生的实验探究能力和创新思维。
二、学情分析学生在初中已经学习了简单的电学知识和部分化学反应，对氧化还原反应也有了一定的了解，这为本节内容的学习提供了知识基础。
但学生对于化学能与电能之间的转化原理还比较陌生，需要通过实验和理论分析来深入理解。
在能力方面，高中生具备一定的观察能力、实验操作能力和逻辑思维能力，但在分析和解决复杂问题时，还需要教师的引导和帮助。
三、教学目标1、知识与技能目标（1）理解原电池的工作原理，能够写出简单原电池的电极反应式和总反应式。
（2）了解常见的化学电源，知道其工作原理和应用。
2、过程与方法目标（1）通过实验探究，培养学生的观察能力、实验操作能力和分析问题的能力。
（2）通过对原电池工作原理的讨论，培养学生的逻辑思维能力和创新能力。
3、情感态度与价值观目标（1）培养学生的探究精神和合作意识。
（2）让学生认识到化学与生活的密切联系，激发学生学习化学的兴趣。
四、教学重难点1、教学重点原电池的工作原理和构成条件。
2、教学难点原电池工作原理中电子的流向、离子的移动方向以及电极反应式的书写。
五、教法与学法1、教法（1）实验探究法：通过实验让学生直观地感受化学能与电能的转化，激发学生的学习兴趣和探究欲望。
人教版必修2化学《化学能与电能》评课稿
人教版必修2化学《化学能与电能》评课稿介绍本评课稿对人教版必修2化学《化学能与电能》进行详细的评述和分析。
该课程以化学能与电能的相关知识为主线，涵盖了能量的基本概念、各种能量形式的转化以及电能的产生与利用等内容。
通过系统的学习，学生可以深入了解能量的基本特征以及与电能相关的原理和应用。
一、课程设计该课程的整体设计合理，内容安排严谨。
通过合理的层次结构，将不同难度的知识点有机地连接在一起，使学生能够逐步掌握从能量转化到电能利用的完整知识链条。
此外，配套教具和实验设计也相当精心，可以有效提升学生的实践能力和学习兴趣。
二、课程内容分析1. 能量的基本概念课程首先引入了能量的定义和基本概念，明确了能量是物体运动和变化的动力来源。
通过介绍不同物体的能量状态，让学生了解能量具有可转化和守恒性的特点，并能运用相关概念解释和预测物理现象。
2. 化学能和热能接下来，课程详细介绍了化学能和热能的相关概念和转化方式。
通过实际例子，让学生了解化学反应过程中的能量变化以及化学能的转化和利用。
同时，引入了热力学知识，进一步拓展了学生对能量的理解。
3. 光能与电能在本节课中，课程讲解了光能和电能的形成和应用。
通过介绍太阳能和电能的产生原理，学生可以了解光能和电能在现代社会中的重要作用，并掌握相关技术应用。
此外，通过引入光合作用和光能转化的实验，学生能够通过实践感受光能转化为电能的过程。
4. 电能的产生与利用本节课主要介绍了电能的产生和利用方式。
通过引入化学电池和常见发电机的原理，学生能够了解电能的产生过程和工作原理。
同时，课程还介绍了电能的传输和利用，包括电线电缆的功能和电能的各种应用领域。
5. 化学能与电能的转化最后一节课分析了化学能与电能之间的转化过程。
通过介绍燃料电池的原理和应用，让学生了解化学能转化为电能的机理和效果。
此外，课程还涵盖了电能转化为化学能的实际应用，如电解过程及其原理。
三、教学方法与策略本课程采用了多种教学方法和策略，以提高学生的学习效果和兴趣。
化学人教版(2019)必修第二册 化学反应与电能
第2课时
化学反应与电能
情景引入
你知道我们日常使用的电能，是如何得来的吗？
我们日常使用的电能主要来自火力发电。
火力发电
目标一 原电池构成条件及工作原理
1.火力发电——化学能间接转化为电能
直接？
化学能（燃料）
燃烧
热能
蒸汽
轮机
机械能
燃烧
其中能量转换的关键环节是______(氧化还原反应)。
思考1
火力发电的缺点是什么？
提示 ①煤炭是不可再生能源，会造成能源危机；
②煤炭燃烧会产生污染性气体；
③经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低。
发电机
电能
2.原电池——化学能直接转化为电能
(1)实验探究
实验装置
实验现象
实验结论
铜片：没有变化
锌片：逐渐溶解，
有气泡产生
铜片：有气泡产生
铜片：有气泡产生
锌片：逐渐溶解
练习1
正误判断
(1)原电池中，负极材料的活动性一定强于正极材料的活动性( × )
(2)只要是自发的放热的化学反应就可以设计为原电池( × )
(3)原电池的负极上一定发生氧化反应，故负极本身质量一定减轻( × )
(4)向Zn和稀H2SO4反应的溶液中，滴加几滴CuSO4溶液，产生气泡速率加快，
是因为构成了原电池( √ )
正极：电子流入的一极，发生还原反应。
(3)原电池工作原理
e－
结合上述实验和动画演示，分析说明
思考2
该原电池的电极和导线、电解质溶液中的导电微
粒分别是什么，并说明其移动方向。
提示
Zn
Cu
电极(锌片、铜片)和导线中的导电微粒
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
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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.。
化学能与电能-人教版必修2化学教案
化学能与电能-人教版必修2化学教案一、教学目标1.了解化学能与电能的概念及区别；2.掌握化学能与电能之间的转化关系；3.知道电池的性质，理解电池内部原理；4.能利用电池进行电化学反应，掌握相关计算方法；5.理解红、金银电偶的作用原理及应用。
二、教学重点1.化学能与电能的概念及区别；2.电池的性质，电池内部原理；3.电化学反应及相关计算方法。
三、教学难点1.化学能与电能之间的转化关系；2.红、金银电偶的作用原理及应用。
四、教学内容与方式1.化学能与电能的概念及区别内容化学能：由于物质内部互相作用而具有的能够发生化学反应的能量。
电能：由带电体间电场发生的相互作用而产生的能量。
方式让学生回答化学能和电能的概念，并分别举出几个实例。
2.化学能与电能之间的转化关系内容当化学反应发生时，化学能会通过电能的形式释放出来。
电能可以转化为化学能，利用化学反应储存。
方式通过多个化学反应实例，让学生理解化学能与电能之间的转化关系及其过程。
3.电池的性质及内部原理内容电池是一种能够产生电能的装置。
电池的性质：电动势、内阻、放电时间。
电池内部原理：电池由正负极组成，中间隔以电解液（或离子溶液）。
在电池内，化学反应使得正负极之间产生电位差，从而产生电能。
方式让学生通过实验，感受电池产生电能的过程，并了解电池的性质及内部原理。
4.电化学反应及相关计算方法内容电化学反应：利用电池，通过电解质溶液对电极进行氧化还原反应，产生电能的过程。
相关计算方法：平衡电位差、电动势、电池的工作电压等。
方式通过实验，让学生了解电化学反应，通过计算，掌握相关计算方法。
5.红、金银电偶的作用原理及应用内容红、金银电偶：将金属与一种其离子的溶液或固体接触，形成的由两半电池构成的体系。
作用原理：离子逐渐在金属上放电，金属表面反应出与该离子成氧化还原反应的产物，而电子流经过导线，最后在与另一种半电池接触的溶液或固体中还原另一种离子。
应用：果汁浓度的测定、PH值测定等。