第二章 第二节 原电池
高中化学必修二第二章第二节《化学能与电能》原电池微课课件
C、无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅
绿色 D、a和b用导线连接时，铜片上发生的反应是 Cu-2e-= Cu2＋
问题2: 电子从哪里来？
稀H2SO4
铜是正极 ， 锌是负极，电子从锌流向铜
原电池工作原理
电子沿导线从锌流向铜
Zn -
负 极
正 极
Cu
Zn2+
H+ H+ SO422H++2e－=H2↑
还原反应
Zn－2e－=Zn2+
氧化反应
原电池
原电池工作原理 负极(Zn): Zn – 2e- = Zn2+ (氧化反应)
实验探究
1.实验分组： 四人为一个小组 2.实验准备： 灵敏电流计、铜片、锌片、硫显现象
稀H2SO4
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
Cu
Zn
铜片表面出现气泡
稀H2SO4
？
问题1: H2为什么会在铜片上生成？
Zn Cu
A
H+在铜片上得电子生成H2
正极(Cu): 2H+ + 2e- = H2↑ (还原反应)
总反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
牛刀小试
(2011年广东高考 12题改编) 某小组为研究电化学原理，设计如图装置， 下列叙述不正确的是（ D） A、a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出。 B、a和b用导线连接时，铜片上发生的反应是 Cu2＋+2e-= Cu
原电池电动势与电极电位
第三类电极及其反应
电极
电极反应
Fe3+(a1), Fe2+(a2)|Pt Cu2+(a1), Cu+(a2)|Pt Sn4+(a1), Sn2+(a2)|Pt
Fe3+(a1)+e- →Fe2+(a2) Cu2+(a1)+e- →Cu+(a2) Sn4+(a1)+2e- →Sn2+(a2)
4. 可逆电极
例如： ① H2( p )+Cl2( p )→2H+(a+)+2Cl-(a-) ② 1/2H2( p )+1/2Cl2( p )→H+(a+)+Cl-(a-)
E1 E
RT 2F
ln
a2a2
rGm (1) 2EF
E2 E
RT F
ln
a a
E1 E2
rGm (2) EF rGm (1) 2rGm (2)
表面电势Χ
从10-4cm将单位正电荷通过界面移到物相内部所作的功。 无法测量。
内电位
把单位正电荷在真空中从无穷远处移到离带电物相内部所 作的功，无法测量。
1. 内电位与外电位
它们之间的关系：
Φ=Ψ +X
表面电势是由于液相中极性 分子在带电物相表面定向形成 偶极层引起的。 或者由于金属表面层中电子密 度不同出现的偶极层造成的。
丹尼尔电池
可逆电池电能的来源—— 电化学与热力学的联系
桥梁公式:
( r G)T ,P,R Wf,max nEF
( r Gm )T ,P,R
nEF
zEF
可逆电池电能的来源—— 电化学与热力学的联系
人教版化学《原电池》PPT课件
（可以）
（不可以）
人教版必修二第二章第二节第一课时 ：原电 池的工 作原理 及构成 条件（ 共29张P PT)
时，较活泼的Zn失去电子被氧化成Zn2+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气从铜片上逸出。如何通 过更直观的实验现象来证明上述装置的导线中有电子的定向移动呢？
人教版必修二第二章第二节第一课时 ：原电 池的工 作原理 及构成 条件（ 共29张P PT)
人教版必修二第二章第二节第一课时 ：原电 池的工 作原理 及构成 条件（ 共29张P PT)
人教版必修二第二章第二节第一课时 ：原电 池的工 作原理 及构成 条件（ 共29张P PT)
人教版必修二第二章第二节第一课时 ：原电 池的工 作原理 及构成 条件（ 共29张P PT)
电子从负极锌片流出
经外电路
流入正极铜片
负极（较活泼）
还原剂(Zn)失去电子，发 生氧化反应
Zn-2e-=Zn2+
阳离子:移向正极
实践活动：自制电池——水果电池。如下图：
人教版必修二第二章第二节第一课时 ：原电 池的工 作原理 及构成 条件（ 共29张P PT)
人教版必修二第二章第二节第一课时 ：原电 池的工 作原理 及构成 条件（ 共29张P PT)
【实验探究一】
把锌片和铜片分别插入到稀H2SO4中,观察现象。 [实验现象]： 锌片上有气泡,铜片上无明显现象。 思考与交流一：
电流方向：正极
正极
氧化剂(H+)在铜极上得到电 子，发生还原反应
Zn2+ H+
SO42-
2H+ +2e-=H2
阴离子移向负极
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。
人教版必修二第二章第二节第二课时：正负极判断及原电池原理运用(共16张PPT)
例4.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。 1、电解液： 硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液。
2、电极材料：正极 铁
，
负极 铜、石墨或比铁不活泼的其他金属
。
3、电极反应式 ：负极: 正极: Cu2+ +2e - = Cu
某同学用Zn和稀H2SO4制H2时，为加快反应速率，加入了大量的CuSO4溶 液，却发现产生H2很慢，为什么？ 解释：加入大量的CuSO4溶液后，生成的Cu附着在Zn片表面，甚至把Zn
包裹，减少了Zn片与溶液的接触面积，从而反应速率减慢。
2.揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。
钢铁中含有碳，在潮湿的环境提供电解质溶液，与Fe组成原电池，发生 原电池反应而使钢铁遭到腐蚀
总反应： 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
随之发生： 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 ，不稳定的Fe(OH)3失水 变成铁锈(Fe2O3·nH2O),自然条件下钢铁腐蚀以吸氧腐蚀为主。
防止钢铁腐蚀的方法： 方法一：改变金属的内部结构，如不锈钢； 方法二：用有机油、油漆等涂料和陶瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料在钢 铁的表面制造各种材质的保护层； 方法三：在钢铁的表面焊接比Fe更活泼的金属（如Zn），组成原电池后， 使Fe成为原电池的正极而得到保护。
3.判断金属活动性的强弱
例3. 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
(人教版)高中化学必修2第二章第二节《原电池》说课讲稿
人教版高中化学必修2第四章第四节《原电池》说课稿原电池的原理及应用"为高中化学（必修）第二册第二章《化学反应与能量》第二节，本节课共两课时，我说课的内容为第二课时《原电池》。
准备从如下四大方面展开说课.一、说教材（一）、在教材中的地位和作用教材地位该节内容为高中电化学的开始,在此之前学生学习过的氧化还原反应，能量之间转换，电解质溶液，金属活泼性等化学知识及物理电学的相关知识，已为本节课的学习做好了一定知识储备；同时原电池的原理又为后面金属的腐蚀和防护，其它常见电池的原理及电解原理等重要电化学知识的学习奠定了基础。
它是电化学学习的基础内容也是核心内容.作用：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,实践再回归理论以及知识系统化及结构化的形成都起着重要作用。
（二）、教学目标：依据：根据教学大纲的要求和编写教材的意图，结合本课的特点及本着在学习过程中发挥学生的主体性和能动性，使学生学会学习，获得有效学习的新课程理念为出发点将教学目标设定如下:1.知识与技能（1）了解原电池的工作原理及构成条件（2）能正确书写电极反应式和电池总反应方程式（3）通过实验培养学生化学实验的观察操作及设计能力;综合运用有关的知识技能和方法，分析解决一些化学问题的高级技能2.过程与方法（1）让全体学生经历探究的过程，学习科学探究方法，提高科学探究的能力（2）培养学生科学的思维方式和问题意识。
3.情感态度与价值观（1）体验科学探究的艰辛和喜悦，（2）培养学生勇于创新，积极实践等科学精神和科学态度（3）学会与他人合作，主动交流.（三）、教学重点：了解原电池的反应原理及构成原电池的一般条件。
依据：1、依据大纲和新课程标准对本节内容的要求2、电化学的基础和核心地位（四）、教学难点: 原电池的反应原理依据：该内容特理论性强，抽象,难理解。
学生很难在头脑中建立电子在原电池正负两极转移的微观模式。
原电池教学设计
二、正文讲解
第一节：情景导入
时间：66秒 画面：第2至2张PPT
内容:病 例
格林太太是为漂亮、开朗、乐观的妇女。当她开怀大笑的时
候，人们可以发现她一口整齐洁白的牙齿中镶有两颗相邻的假
牙：一颗是黄金的-这是她富有的标志；另一颗是不锈钢的-这是
一次车祸后留下的痕迹。令人百思不解的是，自从车祸后，格林
太太经常头疼、失眠、心情烦燥，医生绞尽了脑汁，格林太太的
病情不见好转。一天，学化学的朋友来看她，帮她找到了病因。
奇怪吗？
设计意图：激起学生学习原电池的兴趣
第二节：实验
时间：126秒 画面：第3至3张PPT
内容：（1）铜锌原电池
（2）学生自制的水果电池展示
设计意图：通过实验学习原电池的工作原理
第三节：思考与交流
内容：1、原电池的构成条件探究
可选用物品：Zn片、铁钉、铜片、碳棒、水果
2 、总结原电池的工作原理
设计意图：知识延伸,加深学生对原电池工作原理的理解
三、结尾
时间：14秒 画面：第7张PPT
内容：谢谢
《原电池 》微课设计
系列名称
系列实验微课
本微课名称
原电池
本微课知识点
原电池的工作原理
知识点来源
学科：化学年级：高中一年级教材：人教版必修二
章节：第二章第二节页码：41
教学目标
掌握原电池年级学生
教师：普通任课教师
一、片头
（10秒以内）
时间：10秒 画面：第1张PPT
时间：156秒 画面：第4至5张PPT
内容： 1、在刚才的实验中
（1）、从哪里可以判断装置中有电流通过？
（2）、电子从哪里来，到哪里去？
人教版高一化学必修2第二章第二节 化学能与电能铜 铜锌原电池及其原理(共16张PPT)
稀硫酸溶液 无明显电流
2. 铜锌原电池工作原理
总反应式： Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑ 负极(Zn): Zn – 2e → Zn2+ 氧化反应
正极(Cu): 2H+ + 2e → H2↑ 还原反应
经导线
电子流向： 负极(Zn)
正极(Cu)
电流方向：正极(Cu) 经导线 负极(Zn) 经溶液 正极(Cu)
化学电源（电池）
原电池
蓄电池
燃料电池
神奇的趣味实验
番茄电池为何 能产生电流？
电流是如何产生的？
番茄电池有哪些基本结构？
基本模型
金属
金属
溶液或水
实验框基本物品
铜片(2片），锌片（2片） 稀硫酸溶液，水 导线若干 电流表一只
这些材料一共可以 组成几个不同的方案呢？
方案表
交流结果
方案
课堂练习
下列各个装置中能组成原电池的是
请将氧化还原反应： Fe + Cu2+ → Cu + Fe2+ 设计成一个原电池。
Fe G Cu
负极：Fe
CuSO4溶液
正极：不活泼的金属或石墨
电解质溶液：CuSO4 、CuCl2等
本课时重点 学习了原电池的 原电池组成条件 和工作原理。
你能用学到的知识解答自己开始的困惑吗？
谢谢大家，本课结束
1
2
3
4
5
6
…
正极
材料
Cu
负极
材料
Cu
溶液 或水
稀硫 酸
电流表是 否偏转
对比方案
得出原电池组成的必须条件：
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
节约资源
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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）
人教版必修2第二章第二节说课--原电池(共19张PPT)
•
4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:19
二、说教学目标
1、知识与技能：
认识原电池的概念；
掌握原电池的工作原理和形成条件
2、过程与方法：
学生通过对原电池的学习，体验科学探究的过程，理解 科学探究的意义，初步养成科学探究的能力； 通过小组探究实验，培养学生动手能力和团结协作意识
3、情感、态度与价值观：
学生通过探究化学能转化为电能的奥秘，提高学习化学 的兴趣和热情，体验科学探究的艰辛与喜悦，感受化学世界 的奇妙与和谐；
•
17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。下午4时48分54秒下午4时48分16:48:5421.7.21
• 2、Our destiny offers not only the cup of despair, but the chalice of opportunity. (Richard Nixon, American President )命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二〇二一年六月十七日2021年6月17日星期四
• 问题二：氢离子变成氢分子有时从哪里来 的呢？
• 问题三：根据电学知识中电子的流向，你 能判断装置的正负极吗？
4、设问探究、合作交流，归纳形成条件
Zn Cu
Fe Cu
Zn Zn
Fe
Cu
√A
√B
C
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.。
高中化学人教版 必修2 第二章第二节 化学能与电能 原电池
2MnO2(s)+H2O(1)+2e- =Mn2O3(s)+2OH- (aq) C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过O.2mol电子，
锌的质量理论上减小6.5g
练习3
银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充 电和放电过程可以表示为：
② 构造：按三个条件编排，两极相连形成闭合回路
③ 电极名称：正极和负极
④ 电子流向：外电路中从负极流向正极
⑤ 电流方向：外电路中从正极流向负极 ⑥ 极板反应：负极失电子，被氧化，发生氧化反 应，得到氧化产物；正极反之 ⑦ 原电池化学反应本质：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）
2Ag + Zn(OH)2
Ag2O + Zn + H2O
在此电池放电时,负极上发生反应的物质是
(A)Ag (C)Ag2O
(B)Zn(OH)2 (D)Zn
*练习4
1969年美国“阿波罗11号”登
ab
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，
其多孔隙构孔造 性逸如碳出，图制示成并：，在电两 通个 入极电 的表面极 气均 体放由 由电。HH22O
练习1
根据反应设计原电池，你有哪些可行方案? （ Cu2+ + Fe = Fe 2+ + Cu ）
负极
正极
电解质溶液
Cu
CuCl2
Fe
C
Cu (NO3)2
Ag
CuSO4
二. 发展中的化学电源
干电池 碱性电池
必修2第二章第二节《化学能与电能》第一课时原电池
巩固练习
请同学们根据原电池的原理，指出下列 原电池的正极与负极分别是什么？写出电极 反应方程式和总反应方程式。
相同条件下，纯锌粒和粗锌粒与同浓度的 稀硫酸反应的速率一样吗？为什么？假如要 求你设计实验来证明你的观点，你的实验方 案是怎样的？证据和结论又是什么？
病例分析
病例分析
你能为她开一个药方吗？
必发生 失电子 的 氧化反应
必发生 得电子 的 还原反应
原电池
2、活泼金属→发生氧化反应→向外线路提供电子→原电 池的负极；不活泼金属（或石墨）→发生还原反应→接受 外线路提供的电子→原电池的正极。
电极 材料 Zn片
现象
电子 得失
电极反应
原电产 生
Zn－2e-＝ Zn2+ 2H++ 2e-＝ H2↑
【实验一】 分别把锌片和铜片插入到稀H2SO4中, 观察现象。
【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
原电池原理 一、原电池 1、定义:把化学能转变为电能的装置.
问题探究 你能找到原电池 的正负极吗?
“负极出电子，电子回正极”
负极
Cu片
得
正极
总的离子反应方程式
Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
形成原电池要具备哪些条件？
Zn—Zn与稀硫酸进行实验.
Zn—石墨与稀硫酸进行实验.
Fe—Zn与稀硫酸进行实验.
Cu—Zn与乙醇进行实验.
Cu—Zn与一个西红柿(或一个苹果)进行实验.
Cu—Zn与两个西红柿进行实验.
Cu—Zn与橙汁进行实验.
人教版化学必修二 第二章 第二节 第二课时 原电池(共18张PPT)
高中化学微课堂
原电池构成条件
四.原电池的构成条件
实验探究
A
Zn
Cu
① A
Zn
C
② A
Zn
Zn
H2SO4
H2SO4
原电池
①
H2SO4
②
电流表指针 区别 结论
偏转
偏转
不偏转
两极材料不同
有两种活泼性不同的金 属（或非金属）作电极
四.原电池的构成条件 1.有两种活泼性不同的金属（或非金属）作电极
Fe(NO3)3
Fe-Ag
Fe(SO4)3
你知道了吗？
哈哈！化学也能解决医学问题？
燃烧 蒸汽
发动机
间接：化学能 热能 机械能
电能
直接： 装置 原电池
工 作 原 理
构
概成
念
条 件
原电池
⑤
偏转
不偏转
电极材料不同
结论 能自发地发生氧化还原反应
四.原电池的构成条件 1.有两种活泼性不同的金属（或非金属）作电极 2.电极材料均插入电解质溶液中 3.能自发地发生氧化还原反应
实验探究
A
Zn
Cu
Zn
A Cu
⑥
H2SO4
H2SO4
H2SO4
电流表指针 区别
原电池
⑥组
偏转
不偏转
容器不同
结论
实验探究
A
Zn
Cu
③ A
Zn
Cu
④ A
Zn
Cu
H2SO4
电流表指针 区别 结论
HCl
酒精
原电池 偏转
③ 偏转
人教版必修二第二章第二节化学能与电能——原电池的构造原理
氧化反应
负极 铜锌原电池 正极
Zn-2e-== Zn2+
电解质溶液
阴离子
阳离子
还原反应
23;4e-+O2 = 4OH-
D.Ag++e- = Ag
原电池
小结
把化学能转化为电能的装置。
自发的氧化还原 闭合 反应分两处进行 电路
电极相连 接触传导离子介质
负极： 氧化反应
e-
外电路
正极： 还原反应
课后作业
1、复习本节内容； 2、教材P44的习题1、2、3、4题。
2001年我国发电总量构成图
Zn+2H+=Zn2++ H2↑
电子流向： 电子由锌片经外电路流向铜片（负极正极）
① 负极上还原性较强的物质失去电子发生氧化反应，
② 电子从负极经外电路流向正极， ③ 正极上氧化性较强的物质得到电子发生还原反应。
（3）组成原电池的条件：
原电池的构成条件
① 活动性有差异的两种金属（或一种是非金属导体） 作电极；
实验探究 实验操作
现象
结论或解释
锌片上有气泡 铜片上无气泡
铜与稀硫酸不反应 锌与稀硫酸反应
Cu
铜片上有气泡
?
电流计指针偏转 导线中有电流通过
2、原电池
（1）原电池定义：化学能转变为电能的装置
（2）原电池的工作原理：
电极 电极材料 电极反应 反应类型
总反应
负极 正极
锌片 铜片
Zn - 2e- = Zn2+ 氧化反应 2H+ + 2e- = H2↑ 还原反应
（金属和氧化物；惰性电极等） ② 两极均插入电解质溶液；
人教高中化学必修二第二章第二节 原电池电极反应式的书写技巧
原电池电极反应式的书写技巧原电池反应是在两极上分别发生氧化反应和还原反应，负极上的反应是活动性较强的金属电极被氧化或还原性较强的物质发生氧化反应，正极上的反应是氧化性较强的物质发生得到电子的还原反应。
初学原电池，总感到其电极反应很难写，原电池电极反应与一般的氧化还原反应的书写不一样，有它自身的书写方法和技巧。
但只要掌握规律，加强练习，还是可以写会的。
下面谈谈我书写原电池电极反应的一些体会：1.若知道电池总反应，根据总反应是两电极反应之和，若能写出某一极反应或已知某一极反应，由总反应减半反应可得另一极反应。
例如，铅蓄电池的总反应为：2+2H24=24+2H2O，已知负极反应为：42—－2e —，则正极反应为：。
4[分析] 由于电极反应一般写离子方程式，先将电池的总反应改写成离子方程式：2+4242—=24+2H2O，由总反应减负极半反应可得：2+4242—－（42—－2e—）=24+2H2O－4，整理可得正极半反应为：2+442—＋2e—4+2H2O。
若知道电池总反应：氧化剂＋还原剂+（某介质）还原产物+氧化产物+（另一介质）根据总反应找出氧化剂和氧化产物、还原剂和还原产物，电极反应的总模式是：负极：还原剂－—=氧化产物正极：氧化剂＋—=还原产物其他参与反应的介质分子或离子，根据配平需要，添加在半反应的反应物或生成物中。
2.若电极反应产物是难溶性碱或盐时，负极上一般有阴离子参与反应，若为可逆电池，则正极上有同样的阴离子生成，电解液的浓度基本不变。
阳离子一般参与正极反应。
参加电极非氧化还原反应的阴、阳离子可依据电解液类型或反应产物确定。
例如，镍-镉蓄电池的总反应为：2（）+2H2（）2+2（）2，要书写电极反应式，首先，应判断电解液类型，由产物可知，电解液一定为碱液，镉被氧化成（）2，所以，负极有—参加反应。
则负极反应为：2—－2e—（）2，正极反应为：2（）+2H22e—=2（）2+2—。
由于负极上有2—参与反应，正极上同样有2—生成，电解液的浓度基本不变。
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稀硫酸
表示电子 表示电子 表示Zn2+ 表示Cu2+
锌 片
用氯化钠溶液 润湿的纸条
铜 片
氯化钠溶液
稀硫酸
电流是如何产生的？ 1.为什么电子能够持续地从Zn片流向Cu片？ 2.请将Cu片换为石墨棒、Mg条，再观察现象 3.分析Zn片和Cu片上发生的反应 2.湿润的纸条是如何导电的？
盐桥的作用
1、形成闭合回路用盐桥也可以代替。 2.提供反应环境（保持电中性，提供酸性、 碱性） 3.有的提供反应物. 4平衡电池的阴阳离子（随着反应的进行,正 负级分别积累了阳离子和阴离子,这样的电池 内电路的电流和外电路的电流相互矛盾,使得 反应无法继续下去,而有盐桥的,其中的盐桥 就是起着中和原电池的离子的作用）
稀H2SO4
离子方程式 思考问题 寻找答案
Zn + 2H+ = Zn 2+ +H2↑
1.H+得到的电子是Cu失去的吗？ 2.在这个过程中Cu起什么作用？ 3.你怎样才能知道导线中有电子通过？
组内交流 列出想法
Cu起传导电子的作用。 可用电流表测电流及方向。
演示探究
Zn
A
Cu 实验现象
锌表面无气泡， 铜表面有气泡， 电流表发生偏转。
谢谢聆听 欢迎指正
观看模拟原电池的工作原理
预测现象， 分析过程
Zn
Cu
硫酸铜溶液
请你结合图示和实验现象分析： 1.铜片表面为什么会产生许多小气泡？这些 气体是什么？是怎样产生的？ 2.锌片和铜片表面发生了什么反应？ 3.电流是怎样产生的？
演示探究
Zn Cu 实验现象
大量气泡从铜 片逸出，锌片 部分溶解
稀H2SO4
解释实验现象 思考问题 寻找答案 组内交流 列出想法
电子由Zn 导线 铜片 H+ 定向移动 产生电流，故电流表的指针发生偏转 1.电子从Zn到H+经历了哪些途径？ 2.你认为这个过程能量是如何转化的？
化学能直接转化为电能
导线
电子流向
左端：提供 电子的装置
右端：接受 电子的装置
锌 片
还原剂 氧化反应
小结：
化学能转化为电能
一、原电池的定义：化学能转化为电能的装置 二、原电池的工作原理 锌片: 负极 Zn - 2e- = Zn2+ 氧化反应 逐渐溶解,有气泡 铜片: 正极 2H+ + 2e- = H2 ↑ 还原反应 有气泡 原电池反应：Zn +2H+ = Zn 2+ +H2↑ 三、原电池正、负极的判断 依据 负极 正极 反应类型氧化反应还原反应 电子流向流出电子流入电子 离子流向阴离子移向阳离子移向 电极材料活动性较强的金属活动性较弱的金属(或石墨) 四、原电池的构成条件 1.有两种活动性不同的金属(或非金属)作电极 2.电极插入电解质溶液中 3.构成闭合回路
分
开
稀硫酸
氧化剂 还原反应
指针应 该偏转
可能有气 泡产生
锌 片
铜 片 稀硫酸
想用两种不 同的金属得 到持续电流
在铜盘上用铁刀 碰触蛙腿发现蛙 腿抽搐。 伽伐尼 受 到 导线 锌片 启 示 伏打电堆
伏打
浸盐水湿布
电 流
银片
改进装置后再次尝试
指针 偏转
锌 片
用氯化钠溶液 润湿的纸条
铜 片
氯化钠溶液
学生活动：将铜片换成碳棒，根据指针偏转方 向，判断正负极。
铝 镁
铝 镁
三、原电池正、负极的判断 依据 反应类型 电子流向 离子流向
电极材料 活动性
负极 氧化反应 流出电子 阴离子移向
活动性较 强的金属
正极 还原反应 流入电子 阳离子移向
活动性较弱的 金属(或石墨)
实验:将铜片换成锌片，观察电流表是否会偏转?
思 考 题
相同条件下，纯锌粒和粗锌 粒与同浓度的稀硫酸反应的速 率一样吗？为什么？ 不一样，因为在粗锌表面会形 成很多个原电池，加快了反应 速度
原电池原理的应用
制作化学电源
小结
1、加快反应速率：
原电池原理的应用
例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般 较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。
Zn
根据你的分析，判断下列装置能否构成原电池？
装置 装置 装置
A
Cu
Fe
B
H2SO4
Cu
Fe
C
H2SO4
Cu
Cu
D
H2SO4
C
Fe
E
H2SO4
C
Fe
F
H2SO4
G
Cu
Zn 乙醇
H
C
Fe
I
NaCl
有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验：①A、 B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为 负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶 液中，电流由 C经导线流向 D；③A 、 C相连后，同 时浸入 CuSO4 溶液中， C 极质量增加；④B 、 D 相连 后，同时浸入CuSO4溶液中，Cu2+移向D极被还原。 据此，判断四种金属的活动性顺序是 A
2、比较金属活动性强弱。（负˃正）
3、设计原电池（能发生自发氧化还原反应）
（1）电极
负：活泼金属
正：活泼性较弱金属或非金属（石墨）
（2）电解质溶液：含有得电子阳离子的盐为电解质
四、原电池的构成条件
1.有两种活动性不同的金属(或非金属)作电极
实验：将稀硫酸换成酒精，观察指针是否偏转？
四、原电池的构成条件 1.有两种活动性不同的金属(或非金属)作电极 2.电极插入电解质溶液中
实验：将稀硫酸换成硫酸铜溶液，铜片换成碳棒， 观察指针是否偏转？
学生活动：写出电极方程式和原电池总反应式
(一)、原电池的定义： 化学能转化为电能的装置
（二）、原电池的工作原理
锌片: 负极 Zn - 2e- = Zn2+ 铜片: 正极 2H+ + 2e- = H2 ↑ 氧化反应 还原反应 逐渐溶解,有气泡 有气泡
原电池反应：Zn +2H+ = Zn 2+ +H2↑
三、原电池正、负极的判断
►依据
负极 正极 ►反应类型氧化反应还原反应 ►电子流向流出电子流入电子 ►离子流向阴离子移向阳离子移向 ►电极材料活动性较强的金属活动性 较弱的金属(或石墨)
A． A> B> D> C
C． C> A> B> D
B． A> C> D> B
D． B> D> C> A
一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu,
该反应的的原电池正确组合是( C )
A 正极 负极 Zn Cu B Cu Zn C C Zn D Fe Zn
电解质溶液
CuCl2
H2SO4 CuSO4 HCl
提供电子的 装置 接受电子的 装置
分析：
铜片 H2SO4溶液
H2SO4溶液
你能预期观察到什么现象？
实验求证：
1.将铜片和锌片通过导线连接起来，同时浸入盛有 稀硫酸的烧杯中，观察现象。
[板书:非预期现象]
2.导线中间接入一个电流表，观察现象。
根据指针的偏转方向，确定正极和负极
[板书:电极名称]
模拟原电池的工作原理
2. Zn是通过什么途经将电子转移给溶液中的H+的？
微观尺度；电子不定向转移
+ H + H
++ H H
+ H H+ ++ H H
H H+ H+ +
+
H
H+ + H
++ HH
++ H H
； Zn Zn Zn Zn
++ H H
Zn
Zn
Zn
Zn
++ HH ++ HH
Zn
Zn
Zn
Zn
思考问题:
想什么方法可使Zn与H+分开，不让H+直接在Zn 表面得电子,使电子作定向移动呢？
思考问题:
1.H+得到的电子是Cu失去的吗？ 2.在这个过程中Cu起什么作用？
I
Zn
实验:将铜片换成碳棒，你预期电流表是否会偏转， 你的理由是什么？
学生活动：根据指针偏转方向，判断正负极。 然后写出电极方程式和原电池反应式 锌片: 负极 Zn - 2e- = Zn2+ 铜片: 正极 2H+ + 2e- = H2 ↑ 原电池反应：Zn +2H+ = Zn 2+ +H2↑
锌片: 负极 Zn - 2e- = Zn2+ 碳棒: 正极 Cu2+ + 2e- = Cu 原电池反应：Zn +Cu2+ = Zn 2+ +Cu
四、原电池的构成条件 1.有两种活动性不同的金 属(或 非金属)作电极 2.电极插入电解质溶液中 3.构成闭合回路
用氯化钠溶液 润湿的纸条
你能解释锌片有气泡放出可能的原因吗？
第二节化学能与电能
学习目标 1.了解一次能源与二次能源； 2.熟悉化学能转化为电能的直接与间接途径； 3.掌握原电池的形成条件与工作原理； 4.学会原电池正负极的判断及工作原理。
2.化学能与电能的转化
► （1）电能： ► （2）火力发电的原理
化学能 燃烧 热能 蒸汽 机械能
发电机 电能
二、原电池
I
[板书:定义 ]
Zn