删减版必修2_第二节_化学能与电能(2课时)
化学能与电能人教版高中化学必修二优秀课件
2.2 化学能与电能 人教版高中化学必修二课件(共37张PP T)
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电池的发展方向
光电池使用方便,特别是近年来 微小型半导体 逆变器迅速发展,促使其应用更加快捷。美、 日、欧和发展中国家都制定出庞大的 光伏技 术发展计划,开发方向是大幅度提高光电池转 换效率和稳定性,降低成本,不断扩大产 业。目 前已有80多个国家和地区形成商业化,半商业 化生产能力,年均增长达16,市场开拓从 空间转 向地面系统应用。
②比功率 [符号是W/kg，W/L)] 指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小
③比时间---电池的储存时间的长短
2化.2学能化与学电能能与人电教能版高人中教化版学高必中修化二学优必秀修p二pt课课件件(共37张PP T)
二、发展中的化学电源 2化.2学能化与学电能能与人电教能版高人中教化版学高必中修化二学优必秀修p二pt课课件件(共37张PPT)
1.干电池—— Zn- Mn普通干电池
负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+ 正极（石墨）：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O 总反应：Zn+ 2MnO2+2NH4+=Zn2++ Mn2O3+2NH3+H2O
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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
第二节化学能与电能(第二课时)
几款新型电池简介
用外观好像火药一样的“神奇黑土”锰酸锂做成的大容量电池， 用外观好像火药一样的“神奇黑土”锰酸锂做成的大容量电池，装 在改造过的“大公共” 一口气就能跑上220公里， 220公里 在改造过的“大公共”上，一口气就能跑上220公里，而其每公里 只需耗电0.68 0.68度 只需耗电0.68度……
钮扣电池： 钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳 和负极盖组成的小圆盒， 和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极 一端填充由Ag 一端填充由Ag2O和少量石墨组成的正 极活性材料， 极活性材料，负极盖一端填充锌汞合 金作负极活性材料， 金作负极活性材料，电解质溶液为浓 KOH溶液 已知电池内Zn 溶液， Zn的氧化产物为 KOH溶液，已知电池内Zn的氧化产物为 ZnO， ZnO，
ENV配备该公司可拆卸小型燃料电池组 ENV配备该公司可拆卸小型燃料电池组 “Core”，补充一次氢燃料可持续行驶4个 Core ，补充一次氢燃料可持续行驶4 小时。最大时速为80km/h Core通过鞋盒 80km/h。 小时。最大时速为80km/h。Core通过鞋盒 大小的小型制氢器来补充氢燃料。 大小的小型制氢器来补充氢燃料。从摩托 车上拆下后，还可在ATV 全地形车） ATV（ 车上拆下后，还可在ATV（全地形车）及 摩托艇等行驶工具上使用。 摩托艇等行驶工具上使用。
几款新型电池简介
一款NISSAN X-TRAIL燃料 一款NISSAN X-TRAIL燃料 电池车许多媒体和观众驻足。 电池车许多媒体和观众驻足。 该车配备了高能量紧凑型 该车配备了高能量紧凑型 锂电池组。 锂电池组。通过其独有的高功 率电机，可产生高达85千瓦的 率电机，可产生高达85千瓦的 85 功率， 功率，最高时速可达每小时 145公里 驾驶里程则超过350 公里， 145公里，驾驶里程则超过350 公里。这辆车的展出， 公里。这辆车的展出，不仅给 X-TRAIL(奇骏 奇骏) NISSAN X-TRAIL(奇骏)迷们带 来一个大大惊喜，更让环保人 来一个大大惊喜， 士们欣喜不已， 士们欣喜不已，预示着未来的 汽车能源将朝着清洁、高效、 汽车能源将朝着清洁、高效、 安全的方向发展。 安全的方向发展。
《整合》人教版必修二22化学能与电能学案(第二课时)
第二节化学能与电能第2课时发展中的化学电源基础知识一、干电池干电池是一种电池，放电后不能再充电。
（1）锌锰电池负极：，电极反应：正极：电极反应：2NH+4＋2e－==2NH3＋H2H2＋2MnO2==Mn2O3＋H2O电解质：NH4Cl（2）碱性锌锰电池：将锌锰干电池的电解质换成湿的，并在构造上作了改进。
二、充电电池充电电池又称电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以______进行，使电池恢复到放电前的状态。
（1）铅蓄电池：正极材料为，负极材料为，电解质为。
负极反应：。
正极反应：。
蓄电池充电和放电时的总反应式。
（2）镍镉电池①组成负极材料：；正极材料：；电解质溶液：。
②电极反应式：负极：Cd－2e－＋2OH－==Cd(OH)2正极：2NiO(OH)＋2e－＋2H2O==2Ni(OH)2＋2OH－（3）锂电池锂作负极，其他导体作正极，锂电池是新一代可充电的绿色电池，已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功能耗电器的主流电源。
负极反应式为Li－e－==Li+。
锂电池质量轻，污染少，被称为绿色电池。
三、燃料电池（1）原理：利用原电池的工作原理将和反应所放出的直接转化为。
（2）与其他电池的区别反应物由外设装备提供和等。
（3）氢氧燃料电池电池总反应式： 。
①电解质溶液为盐酸时：负极： ，pH 。
正极： ，pH 。
总的溶液被稀释，pH 。
②电解质溶液为KOH 溶液时：负极： ，pH 。
正极： ，pH 。
总的溶液被稀释，pH 。
（4）甲烷氧气燃料电池该电池用金属铂片插入KOH 溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气。
负极： 正极：电极总反应式： 。
典例导析【例1】市场上经常见到的标记为Li-ion 的电池称为“锂离子电池”。
它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li +?的高分子材料。
这种锂离子电池的电池反应为： Li ＋2Li 0.35NiO 22Li 0.85NiO 2，下列说法不正确．．．的是 A ．放电时，负极的电极反应式：Li －e －===Li +B ．充电时，Li 0.85NiO 2既发生氧化反应又发生还原反应C ．该电池不能用水溶液作为电解质D ．放电过程中Li +向负极移动【例2 】银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源， 其电极分别为Ag 2O 和Zn ，电解质溶液为KOH 溶液，总反应式为Ag 2O ＋Zn ＋H 2O==2Ag ＋Zn(OH)2，下列说法中不正确的是 （ ）A. 原电池放电时，负极上发生反应的物质是ZnB. 负极发生的反应是Zn ＋2OH －－2e －==Zn(OH)2C. 工作时，负极区溶液酸性增强，正极区碱性增强D. 溶液中OH －向正极移动，K +、H +向负极移动、课堂巩固1. 电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献，下列有关电池的叙述正确的是 （ ）A. 锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B. 氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C. 氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化D. 太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅2. 锌片：Zn ＋2OH －－2e －==ZnO ＋H 2O ，碳棒：1?2O 2＋H 2O ＋2e －==2OH － 。
高一人教版化学必修2第二章第二节化学能和电能课件 (共21张ppt)
化学能与电能的转化
1、【实验探究一】
分组合作探究，用与铜锌导电装置连接好的酒精去接触电流计 是否有偏转，再用与铜锌导电装置连接好的柠檬去接触电流计， 然后观察分析得出结论：
相互对比
酒精
柠檬
①必须有电解质溶液。
化学能与电能的转化
2、【实验探究二】
将电极全部换成碳棒或锌片插入柠檬中，观察电 流计的指针是否偏转？
化学能与电能的转化
（2）原电池工作原理 工作原理： Zn＋ H2 SO4 ＝ZnSO4＋H2
2eZn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
电极反应式： 负极（：Zn) Zn －2e- = Zn2+ 氧化反应
正极：(Cu)2H++2e- = H2 ↑还原反应
（铜片在这里起传导电子的作用）
化学能与电能的转化 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ展巩固
化学能与电能的转化
板书设计
化学能转化为电能 1.定义：把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池 负极：活泼性较强的金属 正极：活泼性较弱的金属或非金属 2、电极反应： 负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应） 正极：2H+ +2e-=H2（还原反应） 总反应式：Zn+2H+=Zn2+ +H2 ↑（氧化还原反应） 3、形成条件： ①有电解质溶液 ②活泼型相同的电极 ③自发进行的氧化还原反应 ④形成闭合回路
化学能与电能的转化
原电池形成的条件：
①必须有电解质溶液。 ②必须是两个活泼型不同的电极。 ③必须能自发进行的氧化还原反应。 ④必须形成闭合回路。
化学能与电能的转化
【巩固提升】
H2SO4溶液
（可以）
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(第2课时)
3、电极反应式 ：
负极: .
正极:
.
思 考 题
请根据反应 3+ 2+ 2Fe + Fe = 3 Fe 设计原电池，你有哪些可行方案?
Fe-Cu FeCl3
Fe-C
Fe-Ag
Fe(NO3)3
Fe(SO4)3
三、原电池原理的应用
1、判断金属活动性的强弱 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＞极的 金属较活泼,所以Ｙ＞Ｘ，
注: 得失电子相等,
总反应式:两式相加
2H++ Zn= H2↑ + Zn2+ 或 Zn+ 2HCl =ZnCl 2+H2 ↑
例2： 铜.锌. FeSO4溶液组成的原电池 电极反应式: 负极(Zn): Zn -2e- = Zn2+ (氧化反应)[电极本身失去电子]. 正极(Cu): Fe2++2e- = Fe (还原反应)[电解质溶液中的阳离子得电子].
4、根据原电池两极发生的变化来判断：
发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极
不断溶解，质量减少为负极；有气体产生,或质量增加或 不变为正极
5、根据电极反应现象判断：
1. 某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属 与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是( B ) A.Mg B.Fe C.Al D.Cu
2. 由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时， 电解质溶液的 PH( C ) A.不 C逐渐变大 B.先变大后变小 D.逐渐变小
负极：失去电子、发生氧化反应 正极：得到电子、发生还原反应
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.。
高中化学-2.2《化学能与电能》教案-新人教版必修2
第二节 化学能与电能 （第1课时）三维目标 知识与技能1. 获得化学能与电能转化的化学实验的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法，能设计并完成化学能与电能转化的化学实验。
2.形成原电池的概念，探究构成原电池的条件。
过程与方法1.经历对化学能与电能转化的化学实验探究的过程，进一步理解探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究的能力。
2.能对自己的探究原电池概念及形成条件的学习过程进行计划、反思、评价、和调控，提高自主学习化学的能力。
情感、态度与价值观1.发展学习化学的兴趣，乐于探究化学能转化成电能的奥秘，体验科学探究的艰辛和喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。
2.赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献，关注能源问题，逐步形成正确的能源观。
教学重点原电池的概念与构成的条件。
教学难点用已经学过的有关知识探究化学能转化成电能的条件和装置。
教具准备多媒体、烧杯、导线、电流表、铜片、锌片、石墨棒、稀硫酸。
教学过程 [新课导入]一、化学能与电能的相互转化化石燃料燃烧 蒸汽 发电机1.火力发电： 化学能热能 机械能 电能（氧化还原反应）化学电池2.化学电源： 化学能 电能第二节化学能与电能（第2课时）三维目标知识与技能在获得原电池概念和组成条件的基础上，能设计出一些原电池实验，学习实验研究的方法。
过程与方法1. 在探究设计原电池实验的过程中，学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工。
2. 能对自己的化学学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习化学的能力。
情感、态度与价值观1．有参与化学科技活动的热情，有将原电池知识应用于生产、生活实践的意识，能够对与化学有关的社会和生活问题做出合理的判断。
2．赞赏原电池对个人生活和社会发展的贡献，关注能源问题，逐步形成可持续发展的思想。
教学重点实验探究的基础上认识原电池的组成及应用。
教学难点对研究成果以及学习过程和结果的评价与反思教具准备多媒体课件、投影仪教学过程[新课导入][复习]师：请一位同学总结原电池的重要知识点生：i原电池概念：将化学能转化为电能的装置叫做原电池。
高中化学人教版必修二《第二章化学反应与能量第2节化学能与电能第1课时原电池-化学能转化为电能》课件
Cu-Zn原电池 Zn片上Zn溶解，Zn 失电子，发 生 氧化反应。 可表示为：
Zn： Zn－2e=Zn2+
Cu片上产生气泡，H+ 得电子，发生 还原 反应。 可表示为：
Cu：2H++2e=H2↑
定义2：在原电池中，电子流出的一极叫负极， 负极发生氧化反应；电子流入的一极叫正极， 正极发生还原反应。
[实验现象]：铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，电流表的指 针发生偏转。
[实验结论]：导线中有电流通过。
实验结论:
1.该装置实现了将__化__学__能转化为_电____能。 2.该装置的化学反应本质是:_氧__化__还_原__反__应_____.
2. 原电池
定义1：使化学能转化为电能的的装置，叫做原 电池。
例1.如图装置中，明显有电流产生的是( C )
解析：A项中酒精不是电解质溶液，不能构成原电池；B项中的两电极材料 与电解质溶液不能发生自发的氧化还原反应，因而也不能构成原电池；D项 中的装置没有构成闭合回路，不能构成原电池；只有C选项中的装置符合原 电池的构成条件。
例2.［2019·河南省实验中学高一检测］关于原电池及其电极名称的下列 叙述中正确的是（ C ） a. 原电池的正极和负极必须是两种活动性不同的 属 b. 正极上发生还原反应，一定产生气体 c. 电子流出的一极为负极 d. 阴离子在电解质溶液中向正极移动 解析：a错，构成原电池正极和负极的必须是两种活动性不同的电极，可 以是两种不同 属，也可以是一种 属、一种非 属。b错，原电池中正极上 发生还原反应，但不一定产生气体。c对，原电池中电子流出的一极为负 极，电子由负极流向正极。d错，原电池放电时，电解质溶液中阴离子向 负极移动。
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53张PPT)
•⑸导线间接一电流计有何 现象产生？为什么？
问题探究
1）电流计指针为什么会发生偏转？
2) 从能量变化的角度分析这是一种什么装置？
3)锌片的质量有无变化？溶液中C(H+)如何变化？ 4)请分别写出锌片和铜片上变化的离子方程式，再 写出总反应的离子方程式。
[练习] 由碳棒、铁片和200mL稀H2SO4组成的原 电池中，当在碳棒上共放出3.36L（标准状况） 气体时，求消耗铁多少克？有多少个电子通过了
电线？
解:
负极反应: Fe – 2e— = Fe2+
正极反应： 2H+ + 2e— = H2 ↑
总反应： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑
56g
6）电流流动的方向如何？
电流由铜片经导线流向锌片
7）硫酸溶液中的阴、阳离子应该怎样 运动？为什么？
H+向Cu片定向移动；SO42-向Zn片定向移动； 保证电解质溶液中“电荷守恒”。
小结
电子流向、电流流向：
e－
外电路：电子由负极→正极， 电流由正极→负极。
内电路：阴离子移向负极， 阳离子移向正极； 电流由负极→正极
原电池工作原理图示
外电路
e-
负极 氧化反应
还原反应 正极
阴
阳
离 子
电解质溶液
离 子
内电路
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)
第二节化学能与电能教案
第二节化学能与电能一、教材分析：本节课教学是人教版高中化学必修Ⅱ中第二章《化学反应与能量》第二节《化学能与电能》内容。
本章是学生第一次接触到化学反应与能量之间的相互关系，是化学理论知识在工业生产中的重要应用。
而本节内容则是侧重于化学能转化为电能的研究，从知识上说则是氧化还原反应的重要应用之一，也是实现氧化还原反应这一主干知识的螺旋式上升的一个重要环节。
因此本节课的重心是实现通过氧化还原反应将化学能转变成电能的装置的研究。
二、教学目标1、通过实验探究原电池中发生的反应，认识化学能转化为电能的基本原理。
2、学会分析、推理、归纳和总结的逻辑思维方法，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。
3、通过实验和小组合作学习，体验科学探究过程。
4、了解各类电池在生产、生活实际中的应用，认识化学的价值。
增强环保意识。
三、教学重点、难点初步了解原电池的概念、原理、组成及应用。
通过实验探究从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质及原电池的构成条件。
四、教学方法实验探究法——通过实验，分析、讨论、思考、交流、归纳、小结。
五、2课时五、教学过程能源的分类1、按取得方式：①一次能源----流水、风力、太阳能、煤、石油、天然气等；②二次能源：电力、蒸汽等。
2、按能源结构：①常规能源----石油、煤、天然气、水力等；②新能源----太阳能、风能、海洋能、生物能等。
物质发生化学反应时，常常伴随有发光、发热等能量的变化，这是化学能转化为光能、热能。
那么，化学能是否可以转化为电能呢如果能，又是怎样转化为电能的呢§2-2化学能与电能（第1课时）一、火电（间接转变）1、我国目前发电总量构成：火电% 水电% 其他%（今后水电和其他发电量会逐步增加）2、火力发电原理：通过化石燃料燃烧，使化学能转变为热能，加热使水汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。
3、火力发电流程：（学生回答）化学能--------→热能-------→机械能-------→电能4、火力发电缺点：①转换环节多；②发电效率低；③能源浪费多；④环境污染严重等。
化学《必修2》第二章第二节化学能与电能.doc
化学《必修2》第二章第二节化学能与电能 二次备课标题主备人 审核人 _______________________________ 一、教学目标（一） 知识技能1、 理解化学能与电能之间转化的实质。
2、 掌握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。
（二） 过程与方法通过反应物之间电子的转移的探究，理解原电池的形成是氧化还原反应的本质 的拓展和运用。
（三） 情感价值观感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，形成较为客 观、正确的能源观，提高开发高能清洁燃料的意识。
二、 教学重点初步认识原电池概念、原理、组成及应用。
三、 教学难点通过对原电池实验的研究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的 本质，以及这种转化的综合利用价值。
四、教学过程第一课时【实验探究引入课题】实验步骤 现 象1、 锌片插入稀硫酸2、 铜片插入稀硫酸3、 锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸【问题探究】1、 锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生？2、 锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，现象又怎样？为什么？3、 锌片的质量有无变化？溶液中c （H+）如何变化？4、 锌片和铜片上变化的反应式怎样书写？5、 电子流动的方向如何？【引入】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 电力。
例如，日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机......这一切都依赖 于电池的应用。
那么，电池是怎样把化学能转变为电能的呢？这就让我们用化学知 识揭开电池这个谜。
【板书】第二节化学能与电能【板书】一、化学能转化为电能。
电能转化为化学能为电解，以后再学习【板书】1、燃煤发电的过程化学能一热能一机械能一电能【板书】2、燃烧的本质一氧化还原反应【分析】氧化还原反应的本质是氧化剂与还原剂之间发生电子转移的过程，电 子转移引起化学键的重新组合，伴随着体系能量的变化。
要使氧化还原反应释放的 能量不通过热能而直接转化为电能，就要设计一种装置，使氧化反应和还原反应分 别在两个不同的区域进行。
《化学能与电能》课件 新人教版必修2 (2)-文档资料35页
谢谢
(氧化反应)[电极本身失去电子]. 正极(Cu):
Cu2++2e- = Cu (还原反应)[电解质溶液中的阳离子得子].
注: 得失电子相等, 总反应式:两式相加
Cu2++ Zn= Cu+ Zn2+ 或 Zn+ CuSO4=ZnSO4+Cu
4、原电池化学反应本质：
氧化还原反应
较活泼的金属发生氧化反应，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）
负极(Zn): Zn -2e- = Zn2+
(氧化反应)[电极本身失去电子]. 正极(Cu): 2H++2e- = H2 ↑ (还原反应)[电解质溶液中的阳离子得电子]. 注: 得失电子相等, 总反应式:两式相加 2H++ Zn= H2↑ + Zn2+ 或 Zn+ H2SO4=ZnSO4+H2 ↑
例2： 铜.锌.稀HCl水溶液组成的原电池 电极反应式:
电极
3、 正
极
定义: 电子流入(得电子)的一极
电极材料：较不活泼金属或碳棒
工 作
电极 反应
负极: 电极本身失电子，发生氧化反应 正极:电解质溶液中的阳离子得电子，发生
原
还原反应
理 电池反应：两电极反应式相加
电子流动方向：负极 导线 正极
溶液中离子 阳离子移向正极 移动方向： 阴离子移向负极
例1： 铜.锌.稀H2SO4组成的原电池 的电极反应式
(∨)
总反应： Zn+2H+＝Zn2++H2↑
负极： Fe－2e-＝Fe2+
⑤
正极： Cu2++2e-＝Cu
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二、常见的化学电池
1.干电池(一次性电池)
(1)锌锰干电池
Zn 石墨棒 电极:__为负极,______为正极 电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊
另有黑色的MnO2粉末，吸收正极产生的H2，防止产生极化现象。
电极方程式： 负极(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋ 正极(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+2NH3+H2O
铅蓄电池: 负极 正极 电极：Pb为____, PbO2为____. 电解液: 30%的H2SO4溶液 电极反应式: 放电时： 负极(Pb) ：Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4 正极(PbO2) PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e-＝PbSO4＋2H2O 总反应:PbO2＋Pb＋2H2SO4＝2PbSO4↓＋2H2O 充电时： 阴极(Pb)： PbSO4 ＋2e- ＝ Pb＋SO42阳极(PbO2) PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H＋＋SO42－ 通电 总反应:2PbSO4＋2H2O ＝ PbO2＋Pb＋2H2SO4
化学能与电能
第二课时
二、发展中的化学电源
1）化学电池有三大类型： 一次性电池 、 二次电池 、 燃料电池 . 2）特点： ①一次电池：不可充电， 如干电池（又称为锌锰电池，是最早使用的化学电池） ②二次电池：可循环利用， 放电过程是将 化学 能转化为 电 能； 充电过程是将 电 能转化为 化学能。 ③燃料电池：可不断充入氧化剂、还原剂连续使用， 最理想的燃料是 H2 。 （1）产物为水，无污染 （2）与其它能源比，反应相同质量，放出能量多 （3）原料来源广
ห้องสมุดไป่ตู้
氢氧燃料电池工作原理
氢氧燃料电池 电极:Pt制作的惰性电极 反应原理: a.电解质溶液:KOH溶液 2H2+4OH－－4e-＝4H2O 负极: 正极: O2＋2H2O ＋ 4e-＝4OH － 总反应： 2＋O2＝2H2O 2H b.电解质溶液: HCl (盐酸) 负极 : 2H2-4e-=4H+ 正极: O2+4H++4e- =2H2O 总反应： 2＋O2＝2H2O 2H
(2)碱性锌锰干电池
随着用电器朝着小型化、多 功能化发展的要求，对电池的发
展也提出了小型化、多功能化发
展的要求。
体积小、性能好的碱性锌－锰 电池应运而生。这类电池的重要特 征是电解质溶液由原来的中性变为 离子导电性更好的碱性，负极也由 锌片改为锌粉，反应面积成倍增长， 使放电电流大幅度提高。
2、铅蓄电池（二次电池）
电池安全须知
手机电池充电安全 1. 新电池，前3次充电满充满放 2．万能充指示信号灯转变时，再补冲一段时 间，再使用 3.充电的不是时间越长越好，否则会因发热或 过热影响性能。 4．手机关机充电 5．手机电量低立即充电 6．不要将电池暴露在高温或严寒下
电池安全须知
电池污染
电池中含有大量的重金属，如锌、铅、镉、汞、锰等 。据专家测试，一粒纽扣电池能污染600立方米水。 一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利 用价值。废旧电池如果与生活垃圾混合处理，电池腐 烂后，其中的汞、镉、铅、镍等重金属溶出会污染地 下水和土壤，再渗透进入鱼类、农作物中，破坏人类 的生存环境，威胁人类的健康。人如果汞中毒，会患 中枢神经疾病，死亡率高达40%；废旧电池中的镉元 素，则被定为致癌物质。这可不是危言耸听啊！
Pb＋PbO2＋2H2SO4
放电 充电
2PbSO4＋2H2O
3、锂电池
锂是密度最小的金属，用 锂作为电池的负极，跟用 相同质量的其他金属作负 极相比较，使用寿命大大 延长。
4、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。