人教版高中化学必修2第二章第二节 化学能与电能

负极： Zn－2e-＝Zn2+
④
正极： 2H++2e-＝H2↑
(√)
总反应： Zn+2H+＝Zn2++H2↑
负极： Fe－2e-＝Fe2+
⑤
正极： Cu2++2e-＝Cu
(√) 总反应： Fe+Cu2+＝Fe2++Cu
或 Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4
2. 请同学们根据原电池的原理， 完成表格内容；并写出总反应方程 式.
两个电极上有什么现象？
负极反应：Fe-2e-=Fe2+ 正极反应：Cu2++2e-=Cu 总反应式：Fe+Cu2+=Fe2++Cu
负极Fe逐渐溶解 正极Cu的质量逐渐增大
e-
-
+
Cu2+ SO42-
书写电极反应式，注意以下几点：
（1）电极反应是一种离子反应，遵循书写离子 反应式的一切规则； （2）负极失电子所得氧化产物、正极得电子 所得还原产物，与溶液的酸碱性有关； (3)两极电极反应式中的电子得失数目（一般） 保持相等。 （4）两极反应相加得到总反应，总反应减去 负极反应得到正极反应、总反应减去正极反应 得到负极反应。
新型燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH
溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧 气。电极反应： 负极：CH4 + 10OH- - 8e-＝CO32- + 7H2O 正极：2O2 + 4H2O + 8e-＝8OH总反应：CH4 + 2O2 + 2KOH＝K2CO3 + 3H2O
2-16 使用燃料电池的汽车
a、改进火力发电 b、研究新的发电方式
火力发电的化学深层本质分析
火力发电
过程
将化学能经一系列能量转化为电能
关键
燃烧
本质
氧化还原反应
本质
氧化剂与还原剂之间发生电子的转移
引起
旧键断裂和新键形成、体系能量变化
探究实验：
⑴将Zn片插入稀H2SO4溶液中 有什么现象？ Zn片表面有气泡生成
⑵将Cu片插入稀H2SO4溶液中 有什么现象？ 无明显现象
新课标人教版化学必修Ⅱ 第二章 第二节 化学能与电能
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，又称 为电力。
2001年我国发电总量构成
火电，又称 为火力发电。 那么，火究 竟是如何转 化为电？
估计在2050年火电仍居首位
看图，简述火力发电的工作原理？
化学能 燃烧 热能 蒸汽 机械能 发电机 电能
用途： 广泛用于卡式录音机、闪光灯、电动玩具、 袖珍电视机等。
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
(碱性锌锰干电池) 碱性锌锰干电池的工作原理如图：
负极(Zn)电极反应式： Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极(MnO2)电极反应式： 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH ＋2OH－ 总反应： Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2 ＋2MnOOH
稀N硫aO酸H溶溶液液
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？
粗锌粒反应要更快，因形成 了原电池而加快了反应速率
二、原电池原理的应用
①加快氧化还原反应速率 ②揭示金属腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。 ③比较金属活动性强弱 ④设计原电池 ⑤制作干电池、蓄电池、高能电池等。
锂离子电池：它是新一代可充电的
绿色电池，现已成为笔记本电脑、移动 电话、摄像机等低功耗电器的主流。
2-14 锂离子电池
3、燃料电池
燃料电池：它是一种高效、环境友好的发电 装置。它的电极材料一般为活性电极，具有 很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。 燃料电池由3个主要部分组成：
燃料电极（负极）； 电解液 ； 空气／氧气电极（正极）。
⑶若将Zn片,Cu片用一导线连接， 导线间接一电流计，再浸在稀 H2SO4溶液中，有什么现象？
[实验2-4]原电池原理---锌铜原电池
Cu片 Zn片 电流表
现象现象
有气泡冒出
Zn片溶解，但无明显的气泡 电流计指针偏转
实验分析：
A
。。。
。。。
Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
Zn Zn2+
Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
Cu ＋2Ag＋＝2Ag＋Cu2＋
电解质 溶液
电极
电极 材料
电极反应
反应 电子流动 类型 方向
负极 AgNO３
Ｃｕ
正极 Ag
Cu-2ｅ－＝Cu2＋ 氧化
2Ag＋＋2ｅ－＝2Ag 还原
Cu→Ag
能力提升练习：
1、请你根据化学反应:
Cu+2FeCl3 =CuCl2 +2FeCl2
Cu
判断右边原电池的正、负极，并写
例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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
电解质溶液
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？
看电子的流向 -----“电子从负极流向正极” 看电流的流向 -----“电流从正极流向负极” ★参考氧化还原反应的总方程式
-----“失电子的为负极，得电子的为正极” 看电极材料的活泼性 -----“一般是更活泼的为负极”
负
正
极
极
原电池设计思路：
① 分析氧化还原反应
找出还原剂和氧化剂 ② 通常须两活性不同的电极
电解液
通常,以还原剂的金属单质作负极；活泼性比还原 剂金属弱的作正极。
③ 电解质溶液
通常用含有氧化剂阳离子的溶液作电解质溶液
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。
3.如何书写简单原电池的电极反应式？
负极（Zn片）：--氧化反应
Zn－2e-＝ Zn2+
Zn
Cu
稀H2SO4
正极（Cu片）： --还原反应
2H++ 2e-＝ H2↑
电池的总反应方程式：
Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
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；标出电子、阴阳离子移动方向；
思考1：火力发电有何利与弊？
利
燃料燃烧转化为电能后，社会中应用最广泛、 使用最方便,且我国煤炭资源丰富,廉价方便.
弊 产生二氧化硫和氮的氧化物，导致空气污
染，也会造成酸雨，破坏生态环境； 会产生二氧化碳，会使地球的温室效应恶
化, 也会产生大量的废料和废水， 能量转化率低
思考2：假设你是电力工程师，面对这些利与弊， 你会如何应对呢？
C
H2SO4
（可以）
（不可以）
（不可以）
（不可以）
5.原电池的构成条件
关键：装置内的物质发生了自发的氧化还原反应 ① 两种活泼性不同的金属（或一种金属和另一种非 金属导体）构成电极。 ② 电解质溶液。 ③ 电极用导线相联构成闭合回路。
课堂检测：
判断以下哪个装置可以形成原电池，产生电流。
A
B
C
D
Zn
Zn2+
2e-
Cu
2e-
2e-
2H+ H2↑
2H+ H2↑
电子由锌片经导线流向铜片！ 而电子的定向移动产生电流！！
一、原电池
1.定义: 将化学能转变为电能的装置。
2.解读原电池: 装置内的物质发生了氧化还原反应
有电子经导线的定向转移
是完整的闭合回路
3. 原电池的基 两个电极
A
本组成部分: 导线
氢 氧 燃 料 电 池
【知识拓展---氢氧燃料电池的电极反应式】
介质 酸性 中性 碱性
电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
负极 正极 负极 正极 负极 正极
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
出电极反应式。
A
C
负极：Cu-2e =Cu2+ 正极：2Fe 3+ +2e =2Fe 2+
2、请判断右边原电池的正、负极？ 并写出电极反应式； 如果把稀硫酸换成NaOH溶液呢？
FeCl3溶液
A
Mg
Al
负极(Mg)：Mg-2e- =Mg2+ 正极(Al)：2H+ +2e- = H2↑
提示：
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2、充电电池：
充电电池又称二次电池，能够重复使用 至一定的周期。
铅蓄电池：最早使用的充电电池，它是用 硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极 板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵 状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中。
特点：
二次电池,可再次
充电使用
镍镉充电电池：它是一种体积小，
具有残留性记忆的充电电池，可重复使 用500次以上。它以Cd为负极，NiO(OH) 为正极，KOH为电解液。广泛用于收录机、 无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀 等，但有毒。
√
E
F
√
G
√
原电池工作原理：
电子方向 失e-，沿导线传递，有电流产生
发生
氧化 反应
负极
电流方向
发生
正极
还原 反应
阴离子 电解质溶液 阳离子
⒈ 判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，
请说明理由；若是，请指出正负极名称和电
练 子流向，并写出电极反应式。
习
①
②
(×)
(×)
③ (√)
负极： Zn－2e-＝Zn2+ 正极： 2H++2e-＝H2↑ 总反应： Zn+2H+＝Zn2++H2↑
C．c > a > b .> d D．b > d > c > a
例2: 如图所示，各烧杯中均盛有海水，铁在其中被
腐蚀由快到慢的顺序为 （ C）
A.②①③④ C. ④②①③
B. ④③①② D. ③②④①
科学探究1(P41)
A
A
Mg
Cu Mg
Fe Fe
A
Cu
果汁
果汁
果汁
拓 展：如何设计简单的原电池？
正极 负极
A
B
Zn Cu
Cu Zn
C
D
Cu Fe
Zn Zn
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 HCl
二、认识----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 银锌钮扣电池
1、干电池
属于一次性电池
负极（锌筒）：Zn-2e- = Zn2+ 正极（石墨）：2NH4+ +2e-= 2NH3↑+ 2H2↑ 总反应：Zn+2NH4+=Zn 2++2NH3↑+2H2↑
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：
负极 铁 ，正极 铜、石墨或比铁 不活泼的其他金属
3. 电极反应式 ：
负极: Fe － 2e - = Fe 2+ 正极: Cu2+ +2e - = Cu
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）