第二节化学能和电能第五课时
第二节 化学能与电能
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• • • • • 单击此处编辑母版文本样式 第二节 化学能与电能 第二级 第三级 第四级 第五级
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路漫漫其修远兮，吾将上下而求索
单击此处编辑母版标题样式
• • • • • 单击此处编辑母版文本样式 第二级 1.通过实验探究原电池中发生的化学反应，认识化学能 第三级 转化为电能的基本原理。 第四级 2.了解几种常见原电池的结构和电极反应。 第五级 3.使学生感受电解质在电极反应中的作用。
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路漫漫其修远兮，吾将上下而求索
【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？
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• 在导线中间接入一个电流表，观察电流表的指针是否偏转? 单击此处编辑母版文本样式 A • 第二级 • 第三级 • 第四级 • 第五级
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路漫漫其修远兮，吾将上下而求索
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【实验一】 分别把锌片和铜片插入到稀 H2SO4中, 观察现象。
锌片上有气泡,铜片上没有气泡 Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
3、根据原电池两极发生的变化来判断： 原电池的负极总是失电子发生氧化反应， 正极总是得电子发生还原反应。
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路漫漫其修远兮，吾将上下而求索
【思考与讨论】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。
第2章第2节化学能与电能
化学能与电能
鄄城一中 李齐斌
一个意外的现象
实验步骤：
1、将稀硫酸倒入100mL烧杯中（约半烧杯）。
2、将铜片插入稀硫酸中，观察现象。
3、将锌片插入稀硫酸中，观察现象。 4、将锌片和铜片在稀硫酸中接触， 注意观察现象。
1、铜片上的气泡可能是什么？为什么？ 2、如何用实验验证锌板上的电子转移
∨
负极： Zn－2e-＝Zn2+
⑤
正极： 2H++2e-＝H2↑ 总反应： Zn+2H+＝Zn2++H2↑
∨
负极： Fe－2e-＝Fe2+
⑥
正极：Cu2++2e-＝Cu 总反应： Fe+Cu2+＝Fe2++Cu Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4
到铜板上？
验证锌板上的电子转移到铜板上。
实验用品：铜板、锌板、导线、 稀硫酸、烧杯、电流表。
1、铜片上生成的气泡是氢气。 2、氢气是怎样生成的？ 3、锌板上电子为什么会转移 到铜板上？
如何判定铜锌原电池的正、负极？
原电池的构成液、 铜片、锌片、镁条、石墨棒、 铁钉、导线、电流表、烧杯。
要求： 1.用对比的方法设计实验方案
2.完成实验
构成原电池的条件：
(1) 两种活动性不同的电极： 负极：较活泼金属
正极：不活泼金属或非金属
⑵ 电解质溶液 ⑶闭合回路
练 习
①
判断下列哪些装置构成了原电池？若不 是，请说明理由；若是，请指出正负极 名称，并写出电极反应式.
②
×
③
×
×
④
HCl
负极： Zn－2e-＝Zn2+ 正极： 2H++2e-＝H2↑ 总反应： Zn+2H+＝Zn2++H2↑
第二节 化学能与电能
锌锰干电池即使不用，放置过久，也会失效（作为电解 质的糊状NH4Cl显酸性），为了充分而有效地利用锌锰干电 池，人们将电池内的NH4Cl换成湿的KOH,并在构造上作了 改进，制成了碱性锌锰电池。
碱性电池
2.充电电池 二次电池
总反应：
铅蓄电池构造示意图
Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O
负极（锌片）： Zn－2e- = Zn2+ （氧化反应）
正极（铜片）： Cu2++2e- = Cu （还原反应） 电池总反应式：Zn+Cu2+ = Zn2++Cu
CuSO4溶液
锌片溶解，铜片上有铜析出。
三、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
1.干电池（锌锰电池） 一次性电池
总反应：
（铜片在这里起传导电子的作用）
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 电极反应总式：
2eZn + 2H+ == Zn2+ + H2↑
电极材料 Zn片 Cu片 总的离子反应方程式
电极反应式
发生的反应
原电池的电极
Zn-2e-=Zn2+
氧化反应
负极 正极
2H++2e-=H2↑ 还原反应 Zn+2H+=Zn2++H2↑
总反应：2H2 + O2 == 2H2O
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。
使用燃料电池的汽车
其他电池
高中化学第二章 化学能与电能知识点
第二节化学能与电能原创不容易，为有更多动力，请【关注、关注、关注】，谢谢！灵师不挂怀,冒涉道转延。
——韩愈《送灵师》1、化学能转化为电能的方式：2、原电池原理由于锌和铜的活动性不同，锌容易失去电子，被氧化成锌离子进入溶液，电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的H+从铜片获得电子被还原成氢原子，氢原子再结合成氢分子从铜片上逸出。
这一变化可表示为：锌片：Zn – 2e- = Zn2+(氧化反应)铜片：2H+ + 2e- = H2（还原反应）（1）概念：把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。
（2）原电池的工作原理：通过氧化还原反应（有电子的转移）把化学能转变为电能。
（3）构成原电池的条件：（1）电极为导体且活泼性不同；（2）两个电极接触（导线连接或直接接触）；（3）两个相互连接的电极插入电解质溶液构成闭合回路。
（4）电极名称及发生的反应：负极：较活泼的金属作负极，负极发生氧化反应，电极反应式：较活泼金属－ne－＝金属阳离子负极现象：负极溶解，负极质量减少。
正极：较不活泼的金属或石墨作正极，正极发生还原反应，电极反应式：溶液中阳离子＋ne－＝单质正极的现象：一般有气体放出或正极质量增加。
（5）原电池正负极的判断方法：①依据原电池两极的材料：较活泼的金属作负极（K、Ca、Na太活泼，不能作电极）；较不活泼金属或可导电非金属（石墨）、氧化物（MnO2）等作正极。
②根据电流方向或电子流向：（外电路）的电流由正极流向负极；电子则由负极经外电路流向原电池的正极。
③根据内电路离子的迁移方向：阳离子流向原电池正极，阴离子流向原电池负极。
④根据原电池中的反应类型：负极：失电子，发生氧化反应，现象通常是电极本身消耗，质量减小。
正极：得电子，发生还原反应，现象是常伴随金属的析出或H2的放出。
（6）原电池电极反应的书写方法：（i）原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，负极反应是氧化反应，正极反应是还原反应。
因此书写电极反应的方法归纳如下：①写出总反应方程式。
第二节、化学能与电能(整理)
间接转化
化学能
燃烧
热能
蒸汽机
机械能
发电机
电能
燃烧（氧化还原反应）是使化学能转换为电能的关键 经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低；环境污染 严重。
怎样才能提高能源的利用率，减小污染呢？
化学能
能否直接转化为
电能？
1.分别把锌片和铜片插入到稀H2SO4中, 观察现象。 ？
判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由； 若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.
① (×) ② (×) ③ (√)
④
(√)
⑤ (√)
★
根据原电池反应书写电极方程式时的注意事项：
1. 先分析发生哪个的自发氧化还原反应，再分析出该氧化 还原反应中的氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物。
2. 根据电荷守恒、电子得失守恒以及氧化剂和还原剂、 氧化产物和还原产物对应关系写出电极反应式
2H2 + O2 = 2H2O
练习：银锌电池是广泛用作各种电子仪 器的电源，它的反应可表示为Ag2O+Zn +H2O ＝ 2Ag+2Zn(OH)2请判断此电池 中，负极上发生反应的物质是（ D ） A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
方法：活泼→负极→失升氧 不活泼→正极→得降还
课 后 习 题
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。
一、化学能与电能的相互转化 电能（电力）：二次能源
利用煤、石油、天然 气等自然界蕴藏极为 丰富的化石燃料来发 电称为火力发电。
一次能源和二次能源P39
估计在2050年火电仍居首位
1、化学能转化为电能的方式之一－火力发电
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》教学设计(教案)
《化学能与电能》教学设计(教案)第一章：化学能与电能的概述1.1 教学目标让学生了解化学能与电能的概念及其相互转化。
让学生理解化学电池的原理和应用。
让学生掌握电化学腐蚀的原理及其应用。
1.2 教学内容化学能与电能的概念及其相互转化。
化学电池的原理和应用。
电化学腐蚀的原理及其应用。
1.3 教学方法采用讲授法，讲解化学能与电能的概念及其相互转化。
通过实验演示，让学生理解化学电池的原理和应用。
通过案例分析，让学生掌握电化学腐蚀的原理及其应用。
第二章：化学电池的原理与应用2.1 教学目标让学生了解化学电池的组成和工作原理。
让学生掌握化学电池的分类和应用。
让学生了解化学电池的环境影响和可持续发展。
2.2 教学内容化学电池的组成和工作原理。
化学电池的分类和应用。
化学电池的环境影响和可持续发展。
2.3 教学方法采用讲授法，讲解化学电池的组成和工作原理。
通过实验演示，让学生了解化学电池的分类和应用。
通过小组讨论，让学生探讨化学电池的环境影响和可持续发展。
第三章：电化学腐蚀的原理与应用3.1 教学目标让学生了解电化学腐蚀的定义和类型。
让学生掌握电化学腐蚀的原理和影响因素。
让学生了解电化学腐蚀的防护方法及其应用。
3.2 教学内容电化学腐蚀的定义和类型。
电化学腐蚀的原理和影响因素。
电化学腐蚀的防护方法及其应用。
3.3 教学方法采用讲授法，讲解电化学腐蚀的定义和类型。
通过实验演示，让学生掌握电化学腐蚀的原理和影响因素。
通过案例分析，让学生了解电化学腐蚀的防护方法及其应用。
第四章：化学能与电能转化的实验操作4.1 教学目标让学生掌握化学能与电能转化的实验操作步骤。
让学生了解实验仪器的使用和注意事项。
让学生能够独立完成实验并正确处理实验数据。
4.2 教学内容化学能与电能转化的实验操作步骤。
实验仪器的使用和注意事项。
实验数据处理的方法和技巧。
4.3 教学方法通过实验演示，讲解化学能与电能转化的实验操作步骤。
通过操作练习，让学生熟悉实验仪器的使用和注意事项。
化学能与电能
解 Zn失去e-；
释 H+同时在Zn
表面得到e 11/15/2019
-。
导线中有电子通过； 稀硫酸 Zn失去的e-沿着导 线流向Cu。
原电池 反应本质：氧化还原反应
1.定义：将化学能直接转变成电能的装置
2.正负极：
+-
正极： 电子流进的一极
电源
正极（铜片）：2H+ +2e- = H2↑ 还原反应
负极： 电子流出的一极
判断下列装置是否是原电池？若是，请指出正负极 名称，并写出电极反应式.
负极： Zn－2e-＝Zn2+
(√)
正极： Cu2++2e-＝Cu
总反应：Zn+Cu2+＝Zn2++Cu
CuSO4
(√)
负极： Fe－2e-＝Fe2+ 正极： Cu2++2e-＝Cu 总反应： Fe+Cu2+＝Fe2++Cu
11/15/2019
现象？ 课堂检测2
练习
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
5、原电池正负极的判断方法
(4)根据电解质溶液内离子的定向移动判断： 负极：阴离子移向负极 正极：阳离子移向正极
(5)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 （做学案P3第三题）
第二节 化学能与电能
二、化学电源
空气电池
锂电池
23
干电池
锌－锰干电池
24
随着用电器朝着小型化、 随着用电器朝着小型化、多功能化 发展，对电池的发展也提出了小型化、 发展，对电池的发展也提出了小型化、 多功能化发展的要求。 多功能化发展的要求。 体积小、性能好的碱性锌－ 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 应运而生。 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， 碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面 积成倍增大，使放电电流大幅度提高。 积成倍增大，使放电电流大幅度提高。
原电池的工作原理是什 么？
12
失e,沿导线传递，有电流产生 e,沿导线传递， 沿导线传递 氧化反应 负极 ZnZn-2e-=Zn2+ 电解质溶液 阴离子 电 极 反 应 负极： Zn－ 负极： Zn－2e-=Zn2+ 正极： 正极： 2H++2e-=H2↑ （氧化反应） 氧化反应） 还原反应） （还原反应） (离子方程式） 离子方程式） 化学方程式） （化学方程式）
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演示讨论
溶液中， （1）将Zn片,Cu片分别平行插入H2SO4溶液中， Zn片,Cu片分别平行插入H 片分别平行插入 各有什么现象？为什么？ 各有什么现象？为什么？ （2）若将Zn片,Cu片用一导线连接再浸在 若将Zn片,Cu片用一导线连接再浸在 Zn 溶液中，有什么现象？为什么？ H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？ 在铜表面得到的电子是否为铜本身失去的？ H+在铜表面得到的电子是否为铜本身失去的？ 为什么？电子从哪来？ 为什么？电子从哪来？ （3）导线间接一电流计有何现象产生？为什么？ 导线间接一电流计有何现象产生？为什么？
化学能与电能教案
人教版高中化学新教材必修（2）第二章化学反应与能量第二节化学能与电能一、教材分析：在学习本节课之前已经学过氧化还原反应和电解质溶液并且介绍过电解方法冶炼金属（必修2第四章学习），电解方法冶炼金属属于把电能转化为化学能的过程。
而原电池则是通过氧化还原反应把化学能转化为电能的过程。
从教学内容上分析，教材内容的安排顺序是根据学生已有的金属性质设计实验创设学习情景，引入认知冲突，并通过铜锌原电池实验的分析，领悟原电池的组成和原理，再利用原电池原理认识常见的化学电源，解释常见的金属腐蚀问题（必修教材没有改内容）。
在教学过程中重点是通过铜锌电池实验的分析使学生理解原电池的工作原理，和通过学生自己动手进行实验探究来总结原电池的形成条件。
并且难点是通过铜锌电池实验的分析让学生理解原电池的工作原理。
原电池是对金属与电解质溶液知识的结合。
通过学生学习要求达到对有关“电解质溶液的酸碱性、化学反应的能量变化、氧化还原反应、金属的性质及活动强弱比较”等知识的整和。
从学生认知发展的需要分析，学生达到由认识纯金属的性质到认识不纯金属的性质的要求。
在此前学习的是纯金属的性质，日常生活中接触的金属制品都是不纯金属成合金，如何解释常温下金属制品生锈的现象呢（必修教材已经删除该内容）？通过本节学习学生实现书本知识（理论）与生活实践的结合，再由生活实践的感性认识向书本知识的认识的飞跃，提高学生关注自然，社会和生活现象的热情。
二、学情分析：在学习原电池之前，学生学生已经学习了氧化还原反应，并且对带电粒子定向移动也非常了解。
这为学生学习原电池两极变化和外电路电子流向，理解原电池原理提供了理论依据。
学生通过对原电池的学习增加学生对原电池的感性认识，对原电池的探究，掌握逻辑推理方法，学会归纳化学反应原理的过程和运用相关原理解决实际问题的演绎过程。
但在学习过程中由于学生缺乏知识连贯性，学生可能不会判断氧化还原反应，对原电池中正负极判断及电极方程式书写会存在问题。
第二节 化学能与电能
内加入蒸馏水，以补充在使用过程中
损失的水分，延长其使用寿命。
【资料卡片】
资料显示，一节电池烂在地里，能使1平方米的 土壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水 受到污染，相当于一个人一生的饮水量。电池里含 有汞、铅、镉等多种重金属元素，会威胁到人类的 健康。
3.燃料电池 它是一种高效、 环境友好的发电装
4.Zn片和Cu片用导线连接(中间 电流表指针有何变化? 接电流表)插入稀H2SO4(偏向?) 说明了什么?
原电池
现 铜片 锌片 电流表
象
表面有气泡产生 逐渐溶解
电流表指针偏转
结论：导线中产生了电流。
原电池: 将化学能转化为电能的装置叫做原电池。 负极：流出电子的一极； 正极：流入电子的一极。
2负极(Pb)： Pb + SO4 -2e-＝PbSO4 2正极(PbO2)：PbO2 + 4H+ + SO4 + 2e- ＝PbSO4 +2H2O
H2SO4
PbO2
Pb(铅)
总电池反应:PbO2 + Pb +2H2SO4＝2PbSO4+ 2H2O
生活小常识
由于铅蓄电池在使用时产生热
量，水会因挥发而损失，因此有经验
1.干电池
负极：Zn - 2e- == Zn2+
石墨棒 MnO2 NH4Cl 锌筒
正极：2NH4+ + 2e- == 2NH3↑+H2↑
电池总反应式：
Zn + 2NH4+ == Zn2++2NH3↑+H2↑ 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。
化学能与电能
讨论5、有人用铂作电极，KOH溶液作 电解液，又从两电极分别通CH4和O2，
形成燃料电池，该电池中通入甲烷的
铂为 负极 极，发生的电极反应是 CH4+10OH--8e-＝CO32-+7H2O ，该 电池工作时（放电）反应的总化学方程 2式是 CH4+2O2+2OH ＝CO3 +3H2O ，
电池工作时溶液的pH值将变 变小
稀硫酸 B Cu Zn Cu Zn
C Cu
Zn
稀硫酸 D
稀硫酸
CuSO4溶液 E
纯酒精 F
3、在盛水烧杯中，铁圈和银圈紧连处吊一根绝缘细丝， 使之平衡（见下图）。沿细丝小心向 杯中滴入CuSO4溶液，片刻后可观察 到的现象是（ D ） A、铁圈上析出大量铜 B、保持平衡状态不变 C、铁圈向下倾斜 D、银圈向下倾斜
Cu Cu - 2e- = Cu2+ 。 的负极是________ ，负极反应式是__________________
3、某原电池的总反应方程式为2Fe3++Fe＝3Fe2+， 不能实现该反应的原电池是（C、D ） A、正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液 B、正极为石墨，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 C、正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D、正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液
两极相连接．取两个50 mL的小烧杯，在一个烧杯中注入约40 mL 的浓硝酸，在另一只烧杯中注入40 mL O.5 mol/L的硫酸溶液． 试回答下列问题： (1)两电极同时插入稀硫酸中，电流方向由 铜 极流向 铝 极
- Al3+ ， 铝 Al 片 -3e 上= 电 极 反 应 式
第二节 化学能与电能
B)
A．a > b > c > d C．c > a > b .> d B．a > c > d > b D．b > d > c > a
例3、在用锌片、铜片和稀硫酸组成 的原电池装置中,经过一段时间工 作后,下列说法中正确的是( C ) A、锌片是正极,铜片上有气泡产生 B、电流方向是从 锌片流向铜片 C、溶液中硫酸的物质的量减小 D、电解液的PH保（稀硫酸）原 原电池的负极 电池中作为负极，也被腐 被腐蚀得更快 蚀。（电化学腐蚀） 。 分析锌,铁（稀硫酸）原电 原电池的金属 池中的电极反应。 正极被保护。 你感受到作为正极，铁被 保护了吗？
Zn A Cu
Zn A Cu
Fe A C(石墨) Zn
A
Cu
稀H2SO4
Zn A Zn
负极
Cu片
得
正极
总的离子反应方程式
Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
一、原电池
1定义：把化学能转变为电能的装置. 根据所学的电学知识，你知道电子是怎 样流动的吗？你如何判定装置的正、负极？
ee负极
e正极
负极：电子流出的极，失去电子，发生 氧化反应 正极：电子流入的极，得到电子，发生还 原反应
3、原电池电极名称的确定方法
①根据电极材料的性质确定。 通常是活泼金属是负极，不活泼金属、碳棒、 化合物是正极。 ②根据电极反应的本身确定。 失电子的反应→氧化反应→负极 得电子的反应→还原反应→正极 ③根据电流方向确定
“负极出电子，回正极”
定向移动方向：电子、离子
必发生 失电子 的 氧化反应
原电池
Fe 2+
第二节 化学能与电能
(2)(A)不是氧化还原反应，没有电子转移 (3)Cu Cu－2e－===Cu2＋ 氧化反应 碳棒、Ag、 铂、金(任选一) 2Ag＋＋2e－===2Ag 还原反应
2．燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料燃
烧把化学能直接转化为电能。氢氧燃料电池的基本反应是
X 极：O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－；Y 极：H2(g)＋2OH
电极反应
负极反应： Zn－2e－===Zn2＋ 正极反应：2H＋＋2e－===H2↑来自↓a.负极：Zn
电极材料 b.正极：Cu或C（比Zn的活泼性差的金属
及电解质
或导电的非金属）
c.电解质溶液：稀硫酸
↓
装置图 —
问题 2：如何书写氢氧燃料电池的电极反应式？
答案：
氢氧燃料电池
(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、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 Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑为例。
要点一 原电池的工作原理及正、负极的判断 问题 1：粗锌和纯锌分别与稀硫酸反应，哪种反应速 率大，为什么？ 答案：粗锌反应速率快，因为粗锌中的杂质可与锌形 成许多微小的原电池，增大反应速率。 问题 2：原电池由哪几部分构成，各起什么作用？ 答案：构成原电池需要两个活泼性不同的电极，将电 极插入电解质溶液中，两电极间用导线连接使之构成闭合 回路。电极的作用是导电，有些电池中电极材料会参加反 应；导线的作用是传导电子；电解质溶液的作用是通过自 由离子的移动传导电荷。
高中化学第二节 化学能与电能优秀教案
第二节化学能与电能xx西北胡志远教学目标●课标要求通过反响物之间电子的转移的探究，理解原电池的形成是氧化复原反响的本质的拓展和运用。
●课标解读通过原电池的创造、开展史，培养学生实事求是勇于创新的科学态度。
●教学重点原电池的概念、原理、组成及应用●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。
●教学方式讨论、比拟、归纳●教学手段多媒体教学方案设计●引入新课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，小到日常生活中使用的手提电脑、、相机、摄像机……大到火箭上天、神州六号宇宙飞船遨游太空，这一切都依赖于电池的应用。
那么，同学们一定想知道电池的结构、它的工作原理。
电池是怎样把化学能转变为电能的呢？今天我们用化学知识来揭开电池这个谜。
下面我们先来看看前人是如何研究电池的？一、化学能转化为电能1、火力发电原理及过程火力发电的优点：a.我国煤炭资源相对丰富,廉价方便.b.设备相对简单、造价低、选址方便火力发电的缺点：a.煤的简单燃烧太可惜b.排出大量的温室气体.C.燃烧产生的气体严重污染环境d.煤作为固体燃料燃烧反响速率小、热利用效率低e.储量有限●思考与交流 ①能否将化学能直接转化为电能，高效利用燃料、不浪费能源、开发出高能清洁燃料？②怎样实现将氧化反响和复原反响拆开？③选择什么氧化剂和复原剂？④从物理电学角度考虑如何选择仪器、怎样组装？●分组实验探究实验1：把一块锌片和铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯里。
实验2：用导线将锌片和铜片连接起来。
实验3：在导线中接入一个灵敏电流计。
分析： 灵敏电流计指针偏转→有电流产生→产生电能→化学能转化为电能的装置→原电池。
2、原电池1.原电池定义：将化学能转化为电能的装置叫原电池。
问题1：根据你所了解的电学知识，你知道电子是怎样流动的吗？2.原电池的工作原理原电池的微观原理问题2：作为电池，有正极和负极之分，你如何判定装置中锌片和铜片谁是负极、谁是正极？请你再设计一个实验证明之。
第二节化学能与电能
练习：请判断下里两个原电池的正、 练习：请判断下里两个原电池的正、负极 并写出其电极反应式： 并写出其电极反应式：
Al
Mg
Al
Mg
稀H2SO4
稀NaOH
A
B
练习：Al-Cu-浓硝酸;Fe-Cu练习：Al-Cu-浓硝酸;Fe-Cu-浓硝酸组 ;Fe 成的原电池装置的两个极及电极反应. 成的原电池装置的两个极及电极反应.
两试管中分别盛装足量等体积、 例、a、b两试管中分别盛装足量等体积、等浓 度的盐酸， 度的盐酸，向a、b两试管中加入少量等量的铁 同时向a中加入少量CuSO 固体粉末， 粉，同时向a中加入少量CuSO4固体粉末，让a、 两试管同时反应，则产生的H b两试管同时反应，则产生的H2的量随时间变化 的图像如图所示，其中正确的是（ 的图像如图所示，其中正确的是（ ）
n(H2)
a b
n(H2)
n(H2)
b a
n(H2)
a b
a b
D
t
比较金属的活动性强弱： b、比较金属的活动性强弱： 都是金属, 投入Z 例、X、Y、Z都是金属,把X投入Z的硝酸盐 溶液中,X的表面有Z析出， ,X的表面有 溶液中,X的表面有Z析出，X与Y组成原电池 为原电池的负极， 时，Y为原电池的负极，则X、Y、Z三种金 属的活动性顺序为（ 属的活动性顺序为（ ） A.X＞Y C.Y
书写电极反应式的基本方法： 1、书写电极反应式的基本方法： ①根据原电池的装置书写： 根据原电池的装置书写： 负极： 若负极与电解质溶液反应， 负极：A、若负极与电解质溶液反应，则负极 金属原子失去电子且生成的阳离子不与电解质溶 液的成分反应。负极电极反应通式： ne液的成分反应。负极电极反应通式：M-ne-=Mn+ 如果生成的阳离子与电解质溶液的成分反应，则 如果生成的阳离子与电解质溶液的成分反应， 电极反应式是将金属原子失去电子、 电极反应式是将金属原子失去电子、金属阳离子 与电解质反应两个式子相加在一起。 与电解质反应两个式子相加在一起。 正极： 正极：此时正极上发生的电极反应物质是 电解质溶液中的某种粒子。 电解质溶液中的某种粒子。 总反应式：使正、负电极得失电子相等后， 总反应式：使正、负电极得失电子相等后，正 极反应式+负极反应式= 极反应式+负极反应式=总反应式
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高一化学周测胡旭东（第五课时）
高一化学组共案主案人胡旭东
一、知识回顾：与氧化还原反应、离子反应都有密切关系
（1）Cu + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Cu2+
氧化剂氧化产物还原剂还原产物
二、知识归纳
(一)原电池是把转化为的装置。
(二)构成条件
（1）能自发地发生反应。
(三)原电池形成原理（以Cu-Zn原电池为例）
（1）电极反应（以铜锌原电池为例，如右图）
电极反应：负极：正极：
原电池反应：
（2）电子流向：外电路中：电子从____极→____极；（3）电流方向：外电路中：电流从____极→____极；（4）极发生氧化反应，极发生还原反应
（5）电解质溶液中离子定向移动方向：阳离子→，阴离子→
特别提醒
①原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断。
发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。
②判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；
（五）电极反应方程式的书写
写出下列原电池的电极反应式和原电池总反应式
1.负极：正极：
总反应式：
(六)设计原电池
设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。
具体方法是：
①首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；②根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料及电解质溶液。
a.电极材料的选择
在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。
并且，原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
b.电解质溶液的选择
电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应（如空气中的氧气）。
三：课堂检测
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，电子由d到b,，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为( )
A．a > b > c > d B．a > c > d > b
C．c > a > b .> d D．b > d > c > a
2+2+( )
3.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）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：；负极反应：。
4、下列装置中，能组成原电池的是
5. 熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混和物作电解质,CO为负极燃气，空气与CO2的混和气为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。
完成有关电极及电池方程式
负极：2CO+2CO32- —4e—== 4CO2
正极：
总反应式
6.如图所示，甲池中电池反应式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，已知B电极质量不变，C、D为石墨电极，乙池中为200 mL饱和NaCl溶液。
回答下列问题：
（1）A极为极（填“正”或“负”），电极材料为，
发生（填“氧化”或“还原”）反应。
（2）写出乙池的电极反应式：阳极反应式为；
阴极反应式为。
（3）A电极质量减少0.64 g时，此时乙池中电解液的pH为
（忽略反应过程中溶液体积的变化）,C电极上产生的气体在标准状况下的体积为L。