广东省第二师范学院番禺附属中学2014高中化学 2.2 化学能与电能第一课时课件 新人教版必修2

一、化学能与电能的相互转化
化学能
燃烧
热能
蒸汽
机械能
发电机
电能
化学能
化学能
电能 ？（看书P40页第一、二 段，回答问题）
燃烧
热能
蒸汽
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。
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。
负极
Cu片
得
正极
总的离子反应方程式
Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
Zn
负极
电子e电流 Ｉ
Cu
正极
电极方程式： 锌片： Zn － 2e－ == Zn2+ （氧化反应） 铜片： 2H+ ＋ 2e－ == H2↑ （还原反应）
总反应式： Zn ＋ 2H+ == Zn2+ ＋ H2↑
小结：
原电池的工作原理： 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)。
1.我国煤炭资源丰富,廉价方便.
2.电能清洁安全,又快捷方便.
1.排出大量的温室效应气体.
2.有废气可能导致酸雨
3.废料
4.废水
5.能量转换效率低
思考：
如果要使氧化还原反应释放的 能量不通过热能而直接转变为电 能，应该怎样设计实验装置呢？
原 电 池 原 理 【实验一】 分别把锌片和铜片插入到稀H2SO4中, 观察现象。
2、如图所示装置，下列说法正确的是
A、Cu为正极，Cu片上发生还原反应 B、Cu为正极，Cu片上发生氧化反应 C、Cu为负极，Cu片上发生还原反应 D、Cu为负极，Cu片上发生氧化反应
3、有a、b、c三种金属，将a与b用导线连 接起来，浸入稀硫酸中，b上有气泡产生； 将a与c用导线连接起来，浸入稀硫酸中，a 上有气泡产生。据此判断他们的金属活动 性由强到弱的顺序是
Zn片表面有大量气泡产生；Cu片表面没有气泡。
原电池原理 【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？ 在导线中间接入一个电流表， 观察电流表的指针是否偏转?
A
实验2-4
实验现象：
Cu片上有气泡产生 ； Zn片上没有气泡（或气泡很少）。 电流表指针发生偏转。
说明有电流产生！！
（4）锂离子电池 是新一代环保绿色电池 。
3、燃料电池
负极上，H2失去电子，发生氧化反应， 正极上，O2得到电子，发生还原反应， 电极为惰性电极，不参加化学反应。
氢 氧 燃 料 电 池
1969年美国“阿波罗11号” 登月成功。飞船上使用的氢 氧燃料电池是一种新型的化 学电池，其构造如图示：两 个电极均由多孔性碳制成， H O 2 通入的气体由孔隙逸出，并 H 2 在电极表面放电。 1、a是 负 极，
a
b
O2
KOH溶液
b是 正
极
电极反应式分别为：
2、氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使 用方便，却受到价格和来源的限制。常用的 燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽 油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成 的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：
， 此时电池内总的反应式
。
形成条件三：必须形成闭合回路
第三组实验
下列哪些装置能构成原电池？
Zn
Cu
A
Zn Cu
√ B
√ C
√
D
F
E
你知道了吗
黄金 不锈钢
练一练
1、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为电池的负极。X、Y、 Z三种金属的活动性顺序为
A． X＞ Y＞ Z C． Y Y ＞ ＞ X X ＞ ＞ Z Z B ． X＞ Z＞ Y D ． Y＞ Z＞ X
这样把化学能直接转变为 电能的装置，叫原电池
【学与问】
根据你所了解的电学知识，你 知道电子是怎样流动的吗？你 如何判定装置的正、负极？
锌容易失去电子，被氧化成Zn2+进入溶液；
Zn
负极
电子e电流 Ｉ
Cu
正极
微观
电极 材料 Zn片
现象
电子 得失
电极反应
原电池的电极
Zn片 溶解
有气 体产 生
失
Zn－2e-＝ Zn2+ 2H++ 2e-＝ H2↑
A、abc
B、bca
C、cba
D、cab
请将氧化还原反应：Fe + 2H = Fe + H2↑ 设计成一个原电池。
+
2+
负
极： Fe 极： 比Fe不活泼的金属或石墨
负极反应： Fe - 2e- = Fe2+
正 正极反应： 2H+ + 2e- = H2↑
电解质溶液： H2SO4 、HCl等
有下列材料：Zn片（2片）、Cu片（2片）、 导线、水果 （西红柿、苹果等）、电流计， 请设计一个装置使电流计指针发生偏转， 并画出设计草图。
Zn
化学能与电能
第二课时
课堂小测： 1、请你画出你设计的原电池装置，并判 断它的正、负极，写出电极反应方程式。
2、原电池组成的条件是什么？
原电池的工作原理：
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)。
电子流向：
负极
导线
正极
三、发展中的化学电源
1、干电池——锌锰电池
（1）普通锌锰电池
负极： 锌皮 构造 正极： 碳棒和铜帽 电解质溶液：NH4Cl 、淀粉糊 ※使用、保存干电池应注意的问题：
A 、保存时放在低温和干燥的环境中，防止 与金属接触 B、不要把电池对接 C、不宜保存过久，购置要检查生产日期。
（2）碱性干电池 将普通干电池中的NH4Cl换成了KOH。
电子流向：
负极
导线
正极
实验探究形成原电池的条件
（可以）
（可以）Baidu Nhomakorabea
（可以）
形成条件一： 活泼性不同的两个电极
（不可以）
负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等
第一组实验
实验探究形成原电池的条件
（可以）
（不可以）
形成条件二：电极需插进电解质溶液中；
第二组实验
实验探究形成原电池的条件
（不可以）
2、充电电池
放电时，原电池工作，发生氧化还原反应； 充电时，氧化还原反应逆向进行。 （1）铅蓄电池
负极：铅（Pb） 组成 正极： PbO2 电解质溶液：浓H2SO4 (70%)
(2)镍镉电池 负极：镉（Cd） 组成 正极： NiO(OH) 电解质溶液：KOH溶液
（3）镍氢电池 污染小，有取代镍镉电池的趋势。
化学能与电能
第一课时
生活中我们常使用各种各样的电池。
直接从自然界取得的能源称为一次能源。
水电站
一次能源经加工、转换得到的能源称为二次能源。
火电站
电能（电力）：二次能源
使用电器都需要电能。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。 在化学反应中，物质中的化学 能在什么条件下能转化为电能 呢？又是如何转化的呢？