高一下学期化学人教版必修2教案 第二章第2节2

第二章化学反应与能量

第二节化学能与电能

【教学过程】【引入新课】

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----81.2% 水电----17.6% 其他----1.2%（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。

5、燃烧的氧化还原反应本质：（学生回答）氧化剂与还原剂之间发生电子转移，引起化学键重新组合，伴随有能量变化。

能否将化学能直接转化为电能呢？

二、原电池（直接转化）

实验操作实验装置图实验现象结论

①把锌片插入稀硫酸锌片上有气泡产生Zn+H2SO4=ZnSO4+H

2↑

②把铜片插入稀硫酸铜片无变化铜片与稀硫酸不反

应

③把锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸铜片上有气泡产生，锌

片不断溶解

----------

④把锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸并在锌片和铜片之间连接电流计（或发光二极管）铜片上有气泡产生，锌

片不断溶解

电流计指针发生偏转

外电路中有电流通

过

⑤用干电池判断电流方向及正、负极------- 电流方向是从铜片

流向锌片（即电子

从锌片流向铜片），

铜片是正极，锌片

是负极

2、根据以上实验④现象，提出以下问题，师生共同探讨。

问题结论及解释（写化学方程式）铜片上为什么有气泡产生？氢离子从铜片获得电子，被还原成氢气

锌片质量有无变化？锌被氧化成锌离子进入溶液，故质量减少

溶液内氢离子浓度有无变化？氢离子浓度减小

锌片和铜片各为什么电极，为什么？铜片是正极，锌片是负极

两极各发生什么反应？负极（Zn）：Zn ― 2e-= Zn2+（氧化反应）

正极（Cu）：2H+ + 2e-= H2↑（还原反应）

总的反应方程式及离子方程式怎么写？Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑Zn + 2H+ = Zn2++ H2↑

从能量变化的观点分析是什么装置？把化学能直接转变为电能的装置实验操作实验装置图实验现象结论

①把锌片和碳棒用导线连接后插入稀硫酸并在中间连接电流计（或发光二极管）碳棒上有气泡，电流

表指针发生偏转。

Zn―C（稀H2SO4）

可组成原电池

②把铜片和碳棒用导线连接后插入稀硫酸并在中间连接电流计无现象Cu―C（稀H2SO4）

不可组成原电池

③把锌片和铁片用导线连接后插入稀硫酸并在中间连接电流计铁片上有气泡，电流

表指针发生偏转。

Zn―Fe（稀H2SO4）

可组成原电池

④把锌片和铁片用导线连接后插入乙醇并在中间连接电流计（或发光二极管）无现象Zn―Fe（乙醇）

不可组成原电池

⑤把锌片和锌片用导线连接后插入稀硫酸并在中间连接电流计锌片上均有气泡，电

流表指针不发生偏

转。

Zn―Zn（稀H2SO4）

不可组成原电池

⑥把锌片和铜片用导线连接后插入一个西红柿并在中间连接电流计电流表指针发生偏

转。

Zn―Cu（西红柿）

可组成原电池

⑦把锌片和铜片用导线连接后插入两个西红柿并在中间连接电无现象Zn-Cu（两个西红

柿没形成闭合回

路），不可组成

流计原电池

通过以上实验探究、诱思探究、对比实验探究，得出以下结论：

一、原电池定义——把化学能直接转变为电能的装置。

二、原电池构成条件——“一液两极三连”

1、两种活动性不同的材料（金属—金属、金属—非金属导体、金属—金属氧化物）作电极，

负极——较活泼金属，正极——较不活泼金属（非金属导体、金属氧化物）；

2、两个电极均插入电解质溶液中；

3、两极相连形成闭合电路。

三、原电池反应原理——较活泼金属（负极）失电子，发生氧化

反应，电子从负极流出，通过外电路电子流向正极，

正极上发生还原反应得电子。（电极判断）

电极反应：负极（Zn）：Zn ― 2e- = Zn2+（氧化反应）

正极（Cu）：2H+ + 2e- = H2↑（还原反应）

电池反应： Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑

Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

一般来说，凡能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池。

（加深印象，促进智能发展）

1、下列装置中能产生电流的有___1、3、5、8、______

2、铜片与锌片用导线连接后插入硫酸中，锌片（ A、D ）

A、发生氧化反应

B、发生还原反应

C、为正极

D、为负极

3、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，该金属为（ B ）Ａ、ＭｇＢ、ＦｅＣ、ＡｌＤ、Ｃｕ

4、将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸，另一组插入氢氧化钠溶液中，分别形成原电池。则在这两个原电池中，正极分别为（ A ）

Ａ、铝片、铜片Ｂ、铜片、铝片Ｃ、铝片、铝片Ｄ、铜片、铜片