第2课时 化学反应能量转化的重要应用——化学电池
课程标准
核心素养
1.能分析原电池的工作原理,能书写简单的电极反应。
2.能辨识简单原电池的构成要素。
3.能举出化学能转化为电能的实例。
4.能举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义。 1.宏观辨识与微观探析
能从宏观(能量变化)和微观(电子转移)相结合的视角分析原电池的组成和工作原理。
2.科学探究与创新意识
提高实施实验的能力,发展创造性体验和想象创新能力。
原电池的工作原理
1.现在,化学电池已成为人类生产和生活的重要能量来源之一,各式各样的化学电池的发明也是化学科学对人类的一个重大贡献。化学电池是根据原电池原理制成的。
2.原电池——化学能转化为电能
原电池是一种利用氧化还原反应将化学能直接转化成电能的装置。
3.初识氢氧燃料电池
如图是一个简易的氢氧燃料电池的实验装置示意图。用图a装置电解获得氢气和氧气,再按图b所示连接装置进行实验。
(1)在图b所示装置中,氧化反应与还原反应分别在两个不同的区域进行,其中氢气分子中的氢原子在左侧石墨电极上失去电子,氢气作为电池的负极反应物;氧气分子中的氧原子在右侧石墨电极上得到电子,氧气作为电池的正极反应物。稀硫酸中存在的自由移动的离子起到传导电荷的作用,导线起到传导电子的作用。
(2)物理学认为,在一个有电源的闭合回路中,产生电流的原因是电源给用电器提供了电势差。简易氢氧燃料电池能够给用电器提供电势差,是由于在两个石墨电极上有得失电子能力不同的物质——氢气和氧气;当形成闭合回路时,便会产生电流。
(3)工作原理
原电池的基本工作原理是,还原剂和氧化剂分别在两个不同的区域发生氧化反应和还原反应,并通过能导电的物质形成闭合回路产生电流。其中,还原剂(如氢气)在负极上失去电子,是负极反应物;氧化剂(如氧气)在正极上得到电子,是正极反应物;电极材料(如石墨电极)通常是能够导电的固体。此外,还要有能传导电荷的电解质(如稀硫酸)作为离子导体;而导线则作为电子导体,起到传导电子形成闭合回路的作用。