人教版高中化学必修二课件化学能与电能课件.pptx

应用：广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、
电动剃须刀等
③锂离子电池：
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、数码相机、摄像机等低功耗电器的主流 电源
3.燃料电池
（1）原理：利用原电池的工作原理,将燃料和 氧化剂（如O2）反应所放出的化学能直 接转化为电能
a. 燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置 b.它的电极材料一般为活性电极，具有很强的
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 C．c>a>b>d D．b>d>c>a
分析：①a>b ② c>d ③ a>c ④ d>b
负极：电子流出的电极——失电子，发生氧化反应 (较活泼的金属)
正极：电子流入的电极——得电子，发生还原反应 (较不活泼的金属、石墨等)
2.原电池的工作原理
Zn
Cu
发生失电子的氧化反应
Zn - 2e- = Zn2+
发生得电子的还原反应
2H+ + 2e- = H2↑
负极
H2SO4
e- 外电路
正极
阴离子 溶液中 阳离子
催化活 性，如铂电极，活性炭电极等 c. 燃料电池由3个主要部分组成
负极——燃料电极 正极——氧气或空气电极 电解质溶液 d. 两电极材料均为惰性电极，电极本身不发生反应， 而是由引入到两电极上的物质发生反应
（2）常见的燃料电池：

必修二
第二章 化学反应与能量 第二节 化学能与电能
（第一课时）
现代社会中哪种能源应用最广泛、使用最方便 、污染最小？
• 电能——又称电力（二次能源） • 电能是怎样产生的？
一、化学能转化为电能
1、火力发电
（1）能量转换：
化学能 燃烧
（燃料）
热 能
蒸汽机械能发电机电 能（蒸汽轮机）
一、化学能转化为电能
Zn
C（石墨） 〇 Zn Zn
C
〇
Fe
C
〇 Fe
稀H①2SO4 Zn
稀H②2SO4
HCl溶液
③
Cu 〇
Fe
稀H④2SO4
酒精
⑤
Zn 〇 Cu
Pb
CH3C⑥OOH溶液
CuCl2溶液 CuCl2溶液 ⑦
稀H2SO4
稀H2SO4
⑧
电极反应式：
④负极（Fe）： Fe - 2e- = Fe2+ 正极 (C)： 2H+ + 2e- = H2↑ 总反应式：Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
（4）原电池组成条件 两极一液一连线
① 两种活泼性不同的金属（或其中一种为 能导电的非金属如“碳棒”）作电极。
做电极，产生电势差 ② 电解质溶液
作反应介质，提供离子移动。
（4）原电池组成条件 两极一液一连线
③ 形成闭合回路 ④ 能自发地发生氧化还原反应
练习 下列装置中属于原电池的是：④ ⑥ ⑦
极发生还原反应，电子从负极经外电路流向正 极，从而产生电流，使化学能转变成电能。
电流方向呢？
【科学探究】
原电池组成条件是什么？
（一）1、锌、铁、稀硫酸 2、铜、铁、乙醇

2、根据原电池构成条件的实验探索，结合实际 （如经济条件、美观要求、口腔实际环境等），你 现在开的处方是什么？
五、教学反思与自我评价
本节课最大的亮点就是原电池工作原理、 构成条件均由学生动手实验探究来完成。 亲自动手实验探究的过程让学生体验真实 的化学课堂； 贺卡优美的音乐声和水果电池及果汁电池 让学生感到有趣的化学课堂； 原电池设计方案的自由选择让学生体验自 主的化学课堂。
2、学情分析
学生已经学习了元素化合物、电解质及氧 化还原反应等有关知识； 在能力上，学生已经初步具备了观察能力、 实验能力、思维能力。 学生在生活中对电池也有所了解。学生喜 欢通过实验探究化学反应的实质，由实验现象 推测反应原理，学生对本节课会有所期待。
3、教学目标
（1）知识目标：
认识原电池概念， 掌握原电池工作原理和构成条件。
六、板书设计
1.原电池：将化学能转变为电能的装置。 锌片： Zn-2e-=Zn2+ 铜片：2H+ +2e- =H2 总反应方程式:Zn + 2H+ =Zn2+ + H2 2.形成原电池的条件： （1）自发的发生氧化还原反应。 （2）活泼性不同的两电级。 （3）电解质溶液。 （4）构成闭合回路。
阴离子
eZn
原电池工作原理小结
Cu
A
再将图像定格，让学生归纳，共同完 成以下问题
还 反 氧化 化学能 电能 1、化学反应总伴随着能量变化 ,此装置将化学能转化为什么 原 应
H2SO4 (aq)
能量呢? 2、结合物理学知识，由电子流向确定铜锌 电极的名称 ？书 2+ 负极（锌）：Zn-2e =Zn 氧化反应 e写电极反应式 ，从得失电子的角度分析 + - 反应类型？

2．比较金属的活动性强弱 (1)原理：原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性 弱的金属为正极。 (2)应用：有两种金属 A 和 B，用导线连接后插入到稀硫酸 中，观察到 A 极溶解，B 极上有气泡产生，由原电池原理可知， 金属活动性 A＞B。 3．设计原电池 (1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、 还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂 (电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。
燃烧
蒸汽
发电机
提示 化学能――→热能――→机械能―――→电能。
探究 2 原电池工作原理的实验探究源自序号装置现象
结论
①对 比实 验
无明显变化
铜片与稀硫酸 不反应
锌片与稀硫酸 锌片_溶_解___，产生_气__泡__ 发生化学反应
②目 标实 验
锌片：_溶_解___
该装置将化学
铜片：产生_气_泡___
能转化为电能，
1．一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量，能量
转化的过程中要遵循什么自然定律？ 提示 能量守恒定律。 2．氧化还原反应的本质是什么？写出锌和稀硫酸反应的
化学方程式，并用双线桥法标出电子转移的方向和数目。 提示 氧化还原反应的本质是得失电子。
知识一 化学能转化为电能
[自主探究]
探究 1 燃煤发电时，能量是如何转化的？
3．原电池的构成条件
活动性不同的两金属或一种是非金属 导体作电极 原电池电解质溶液 能自发地进行氧化还原反应 形成闭合回路
即：两极一液一连环，负极氧化正极还
4．电极名称及电极反应 记忆口决：铜锌硫酸一线牵，负锌氧化正铜还。
5．原电池正负极的判断
[应用训练] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)原电池是一种电能转化为化学能的装置。( ) (2)负极失去电子发生氧化反应。( ) (3)正极是电子流出极。( ) (4)用导线连接的铜片和锌片插入到稀 H2SO4 中，锌片上有 大量气泡产生。( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×

课堂练习
5.在锌-铜-稀硫酸组成的原电池装置中,当导线
中是有（A1m）ol 电子通过时，理论上的两级变化
①锌片溶解了32.5 g ②锌片增重32.5g ③铜片上析出1gH2 ④铜片上析出1molH2 A. ①和③ B. ①和④ C. ②和③ D. ②和④
课后拓展1
家庭实验
利用家庭中常见的生活物 品，设计一个原电池。
课堂练习
3.下列说法正确的是（ D） A.原电池是把电能转变成化学能的装置 B.原电池中电子流出的一极是正极，发生氧
化反应 C.原电池两级板分别发生氧化反应和还原反
应 D.原电池内部的阳离子向SO4的烧杯中放入用导线连接 的锌片和铜片，下列叙述正确的是（D ）
A.正极附近的SO42-浓度逐渐增大 B.电子通过导线由铜片流向锌片 C.正极有O2逸出 D.铜片上有H2逸出
人教版 必修2
火力发电的利弊
燃烧
化学能
热能
蒸汽
机械能
发电机电能
提出问题
化学能
电能
电能
热能
机械能
步骤一 理论分析
提问启发
自主讨论
如何形成 电流
哪类化学 反应的实 质是电子
转移
氧化还原 反应中的 电子转移
电池的正负 极与电流方 向、电子流 向的关系
从氧化还 原分析， 正负极的
反应
步骤一 理论分析
• 8、普通的教师告诉学生做什么，称职的教师向学生解释怎么做，出色的教师示范给学生，最优秀的教师激励学生。下午3时31 分34秒下午3时31分15:31:3421.11.9
实验探究2
原电池装置
负极：氧化反应
Zn - 2e-= Zn2+
正极：还原反应

前提：存在氧化还原反应
判断下列哪些装置构成了原电池？若
试
不是，请说明理由。
一
试
①
②
(×)
(×)
③
④
(∨)
(∨)
学以致用
在伦敦上流社会，有一 位贵族夫人格林太太，幼年 时因蛀牙补过一颗不锈钢的 假牙。后来，她因为车祸又 掉了一颗牙，为了显示她的 富有，她装了一颗黄金假牙。 可自从那以后，她就经常出 现头痛、失眠、心情烦躁等 症状。奇怪的是，许多医学 专家为她检查后都找不到病 因，后来是一位年轻的化学 家解开了谜团。
实验探究形成原电池的条件
能否构 成原电 池
形成条 件二
③
④
能
能
不能
电极需插进电解质溶液中
实验探究形成原电池的条件
能否构 成原电 池
形成条 件三
能
不能
必须形成闭合回路
形成原电池的条件
（1）有两种活动性不同的金属（或其中一 种是 非金属单质）作电极。 （2）电极材料均插入电解质溶液中。
（3）两极相连形成闭合电路。
原电池： 将化学能转化为电能的装置
原电池工作原理
将氧化还原反应的氧化反应，还原反 应分别在两个电极上进行，使它们之 间的电子发生定向移动从而形成电流。
两 极
Zn
探究形成原电池的条件
提示：
一 路
Cu
1、原电池的组成部分有哪些？
提示：
2、怎样探究原电池的形成条件？
稀硫酸
控制变量法
一 液
提供试剂和仪器：锌片、铜片、石墨棒、
实验探究一
实验①将Zn片和Cu片平行 插入装有稀硫酸烧杯中,有 何现象？
实验②用将Cu、Zn片靠近 连接起来,观察Cu片上的现 象。

•
能源分类 一次能源:
直接从自然界取得的能源。 例如:流水,风力,原煤,天然气,石油等
二次能源:
一次能源经过加工,转换得到的能源。
Байду номын сангаас
例如:电力，蒸汽
•
电能(电力):二次能源
•
一、化学能转化为电能
化石燃料 燃烧 蒸汽
化学能
热能
机械能
发电机
电能
？
•
氧化还原反应的本质
电子的定向移动产生电流
e转移
氧化剂
(2)溶液中
•
⒈
练 习
④ (√ )
判断下列哪些装置构成了原电池？若不 是，请说明理由.
② (× ) ③ (√ )
① (× )
⑤ (× )
•
构成原电池的条件
①两个活动性不同的电极（“金”与“非” 或 “金”与“金”）
②电极插入电解质溶液中，且自发进行氧化还 原反应。 ③形成闭合电路
两极，一液，一闭合
【水果电池】实验探究
还原剂
•
原电池 将化学能转化成电能的装置 (1)原理 锌片: Zn - 2e = Zn2+ (氧化反应) 负极 铜片: 2H+ + 2e = H2↑ (还原反应) 正极 总反应: Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
•
原电池工作原理微观模拟
闭合电路电流流向 (1)外电路:
•

4.总反应式： Zn+2H+＝Zn2++H2↑
第二课时 一、原电池工作原理
发生失 电子的 氧化反应
发生得 电子的 还原反应
原电池
“负极出电子，电子回正极”
失e-,沿导线传递，有电流产生
氧化反应 Zn-2e-=Zn2+
负极 铜锌原电池 正极
电解质溶液
阴离子
阳离子
还原反应 2H++2e-=H2↑
电极反应
负极： Fe－2e-＝Fe2+
⑨
正极：2H++2e-＝H2↑
(∨)
总反应： Fe+2H+＝Fe2++H2↑
或Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑
3. 如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在
盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4 溶液，片刻后可观察到的现象是 (D) A.铁圈和银圈左右摇摆不定； B.保持平衡状态； C.铁圈向下倾斜； D.银圈向下倾斜；
化学能
化学电池 氧化还原反应
电能
1、原电池原理； 2、原电池形成条件； 3、电极反应式的书写。
作业：
课本P44——451、2
[知识拓展]
金属原子金属阳离子 被氧化
金属腐蚀的实质:
-ne-
金属腐蚀的种类
种类 条件
化学腐蚀
电化腐蚀
金属与非电解质等 不纯金属或合金跟电解质 直接发生化学反应 溶液接触发生原电池反应
随着用电器朝着
小型化、多功能化发
展的要求，对电池的
发展也提出了小型化、
多功能化发展的要求。
体积小、性能好的碱性锌－锰电池应 运而生。这类电池的重要特征是电解 液由原来的中性变为离子导电性更好 的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反 应面积成倍增长，使放电电流大幅度 提高。

在原电池中，较活泼的金属发生_____反应，是_____极，
活泼性较差的金属发生_____反应，是_____极。
（2）化学电池可以将化学能转化为电能，化学电池的本质
是_____，下列电池中属于二次电池的是_____。
A.碱性锌锰电池
B.铅蓄电池
C.镍镉电池
D.锂离子电池
【解析】化学能转化为电能必须有电子的转移，故化学电 池的本质是氧化还原反应；二次电池即为可充电电池，碱 性锌锰电池是一次性电池。 答案：（1）化学能 电能 氧化 负 还原 正 （2）氧化还原反应 B、C、D
【知识拓展】原电池原理的应用 (1)加快氧化还原反应的进行： ①原理：原电池反应在正极产生相应的物质。 ②应用：如实验室制备H2,下列两种方法都可以加快反应速 率。如用粗锌：实验室中用Zn和稀硫酸反应制H2,常用粗锌, 它产生H2的速率快。因为粗锌中的杂质、锌、稀硫酸形成原 电池,加快了反应进行。
【解析】选B。Zn与O2的反应中，Zn失去电子发生氧化反应Zn －2e－====Zn2＋，所以Zn作负极，O2在正极发生还原反应。若 电解质溶液是强酸，电池反应就不是2Zn＋O2====2ZnO而是Zn ＋2H＋====Zn2＋＋H2↑，故选项B正确。
6.（1）原电池是一种把_____转化为__________的装置。
③燃料电池 一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发 电装置。具有以下特点：能量转化效率高,燃料和空气分别送 进燃料电池,它直接将燃料的化学能转化为电能,中间不经过 燃烧过程。
原电池的工作原理 铜锌原电池工作原理如下图：
合作探究
1.原电池是由哪几部分组成?各起什么作用? 提示：构成原电池需有两个活泼性不同的电极,将电极插入 电解质溶液中,两电极间用导线连接使之构成闭合回路。 电极的作用是导电,有些电池中电极材料会参加反应;导线的 作用是传导电子;电解质溶液的作用是通过自由离子的移动 传导电荷。

H+在铜表面得到的电子是否为铜本 身失去的？为什么？电子从哪来？
•⑸导线间接一电流计有何 现象产生？为什么？
问题探究
1）电流计指针为什么会发生偏转？
2) 从能量变化的角度分析这是一种什么装置？
3)锌片的质量有无变化？溶液中C(H+)如何变化？ 4)请分别写出锌片和铜片上变化的离子方程式，再 写出总反应的离子方程式。
[练习] 由碳棒、铁片和200mL稀H2SO4组成的原 电池中，当在碳棒上共放出3.36L（标准状况） 气体时，求消耗铁多少克？有多少个电子通过了
电线？
解:
负极反应: Fe – 2e— = Fe2+
正极反应： 2H+ + 2e— = H2 ↑
总反应： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑
56g
6）电流流动的方向如何？
电流由铜片经导线流向锌片
7）硫酸溶液中的阴、阳离子应该怎样 运动？为什么？
H+向Cu片定向移动；SO42-向Zn片定向移动； 保证电解质溶液中“电荷守恒”。
小结
电子流向、电流流向：
e－
外电路：电子由负极→正极， 电流由正极→负极。
内电路：阴离子移向负极， 阳离子移向正极； 电流由负极→正极
原电池工作原理图示
外电路
e-
负极 氧化反应
还原反应 正极
阴
阳
离 子
电解质溶液
离 子
内电路
练习2：请在图上标出电子的流动方向和电流方向,
并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.
I e-
e- I
Ag
Fe
Zn
Cu
H2SO4 (aq)