化學必修二1化學能與電能（3課時）

新課標必修二第二章第二節(jié)化學能與電能

第一課時昭蘇縣高級中學：蘇靜春第一頁，共六十八頁。導線能導電是因為有電子的定向移動；溶液能導電是因為有離子的定向移動。所以，要產(chǎn)生電自由電子或自由離子是關(guān)鍵。電能也是一種能量！電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源。三句話第二頁，共六十八頁。長江三峽水利樞紐工程是我國具有防洪、發(fā)電、航運等綜合效益的特大型工程，樞紐主要建筑物由大壩、電站、通航等建筑物三大部分組成，泄洪壩段位于河床中部，兩側(cè)為發(fā)電站。三峽工程位于中國湖北省宜昌市三斗坪,是世界最大的水利樞紐工程，大壩為混凝土重力壩，壩軸線全長約為2309米，水庫正常蓄水位175米,總庫容393億立方米。第三頁，共六十八頁。2001年我國發(fā)電量構(gòu)成圖

資料：若用火力發(fā)電每年可向空氣中排放二氧化碳1億噸，二氧化硫200萬噸，一氧化碳1萬噸，氮氧化合物37萬噸，工業(yè)廢渣約1200萬噸以上。火力發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)化：化學能→熱能→機械能→電能。第四頁，共六十八頁。火力發(fā)電原理及過程燃燒蒸汽發(fā)電機化學能熱能

機械能

電能第五頁，共六十八頁。問題：

我們最先想到的應(yīng)該是氧化還原反應(yīng)，因為只有氧化還原反應(yīng)才有電子的轉(zhuǎn)移！電子的定向移動或離子的定向移動就可以導電！思考：能否將化學能直接轉(zhuǎn)化為電能？動動手做實驗第六頁，共六十八頁。⑴,將Zn片插入H2SO4溶液中有什么現(xiàn)象？為什么？⑵,將Cu片插入H2SO4溶液中有什么現(xiàn)象？為什么？演示探究第七頁，共六十八頁。⑷，若將Zn片,Cu片用一導線連接再浸在H2SO4溶液中，有什么現(xiàn)象？為什么？⑶，將一Zn片,Cu片平行插入H2SO4溶液中，有什么現(xiàn)象？為什么？第八頁，共六十八頁。⑸，導線間接一電流計有何現(xiàn)象產(chǎn)生？為什么？⑹，用一干電池連接電流計驗證電子流向，確定Zn片,Cu片的正負極是怎樣的？第九頁，共六十八頁。的化學能轉(zhuǎn)化為裝置就叫原電池。把電能原電池、鋅片：Zn－2e－＝Zn2+（氧化反應(yīng)）銅片：2H++2e－＝H2↑（還原反應(yīng)）電子由鋅片經(jīng)導線流向銅片

第十頁，共六十八頁。原電池的工作原理是什么？第十一頁，共六十八頁。第十二頁，共六十八頁。第十三頁，共六十八頁。氧化反應(yīng)Zn-2e-=Zn2+

銅鋅原電池電解質(zhì)溶液失e,沿導線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)2H++2e-=H2↑陰離子陽離子總反應(yīng)：負極正極2H++2e-=H2↑Zn－2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(離子方程式）（化學方程式）電極反應(yīng)正極：負極：（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）第十四頁，共六十八頁。ZnFeCCuCZnFeZn稀H2SO4稀H2SO4稀H2SO4乙醇GGGG

按下列要求進行實驗，觀察現(xiàn)象解釋原因。探究實驗第十五頁，共六十八頁。ZnZnZnFe稀H2SO4稀H2SO4GG

若兩個電極分別插在兩個西紅柿上呢？第十六頁，共六十八頁。2.構(gòu)成原電池的條件是什么？有活潑性(1)不同的兩種金屬或者一種金屬與一種非金屬導體(如石墨)作電極，并用導線連接或直接接觸?；蛘咭环N金屬與一種氧化物等⑵兩電極都插入電解質(zhì)溶液（酸、堿、鹽）中

構(gòu)成閉合回路。兩極一液成回路第十七頁，共六十八頁。⑶在電極表面上發(fā)生有電子轉(zhuǎn)移的化學反應(yīng)，即氧化—還原反應(yīng)。第十八頁，共六十八頁。明確①、②、正負兩極上進出電子總數(shù)相等，椐此電子守恒原理可進行兩極上物質(zhì)變化的計算。③、利用原電池原理可制作各種電池，如干電池、鉛蓄電池、銀鋅電池、鋰電池、氫氧燃料電池…。原電池的工作原理是將氧化、還原兩反應(yīng)分割在正負兩極同時不同地進行，電子從負極定向流入正極，從而產(chǎn)生了電流。第十九頁，共六十八頁。練習⒈判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.①②③(×)(×)(∨)2H++2e-＝H2↑負極：總反應(yīng)：正極：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑第二十頁，共六十八頁。⑤④(∨)(∨)負極：正極：總反應(yīng)：正極：負極：總反應(yīng)：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO4第二十一頁，共六十八頁。⑦⑥(×)(∨)負極：正極：總反應(yīng)：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu第二十二頁，共六十八頁。2.如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是3。試將下列兩個氧化還原反應(yīng)分別設(shè)計成兩個原電池⑴.Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag⑵.2Fe3++Fe=3Fe2+(D)(Zn∣AgNO3∣C)(Fe∣Fe2(SO4)3∣C)A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定；B.保持平衡狀態(tài)；C.鐵圈向下傾斜；D.銀圈向下傾斜；第二十三頁，共六十八頁。本節(jié)要點:1，什么是原電池？2，構(gòu)成原電池的條件是什么？3，原電池的正負極和電子流向如何斷？4，原電池的工作原理是什么？小結(jié)第二十四頁，共六十八頁。作業(yè)：在作業(yè)本上畫出Zn-Cu-H2SO4原電池裝置圖，并標注電子流向，離子流向，內(nèi)電路，外電路，電極反應(yīng)，氧化/還原反應(yīng)等。第二十五頁，共六十八頁。

新課標必修二第二章第二節(jié)化學能與電能

第二課時昭蘇縣高級中學：蘇靜春第二十六頁，共六十八頁。負極正極Zn-2e-====Zn2+2H++2e-====H2還原劑(Zn)失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)氧化劑(H+)在銅極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)還原劑失去的電子從鋅極流出流入銅極經(jīng)外電路Zn2+H+SO42-電流方向思考:構(gòu)成原電池的條件有哪些呢？第二十七頁，共六十八頁。氧化反應(yīng)Zn-2e-=Zn2+

銅鋅原電池電解質(zhì)溶液失e,沿導線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)2H++2e-=H2↑陰離子陽離子總反應(yīng)：負極正極2H++2e-=H2↑Zn－2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(離子方程式）（化學方程式）電極反應(yīng)正極：負極：（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）第二十八頁，共六十八頁。注意幾個問題：負極失電子（氧化反應(yīng)），正極得電子（還原反應(yīng)）。電解質(zhì)有時參與電極反應(yīng)。兩極一液成回路。電子流向：負極到正極電流流向：正極到負極溶液中離子移動方向：陽離子到正極陰離子到負極第二十九頁，共六十八頁。（1）電極材料：活潑性強的金屬為負極，活潑性弱或惰性電極為正極。（2）電流方向或電子流向：外電路（導線）上，電流由正極流向負極，電子由負極到正極。（3）電極反應(yīng)：負極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。（4）電解質(zhì)溶液中離子定向移動：陽離子移向正極，陰離子移向負極。（5）現(xiàn)象：溶解的一極為負極，增重或有氣泡產(chǎn)生的一極為正極。電極材料外電路電子流向外電路電流流向電極反應(yīng)電解質(zhì)溶液中離子流向表面現(xiàn)象負極較活潑的一極電子流出的一極電流流入的一極氧化反應(yīng)陰離子流向的一極溶解或質(zhì)量較少的一極正極較不活潑的一極電子流入的一極電流流出的一極還原反應(yīng)陽離子流向的一極增重或有氣泡的一極一、原電池正負極的判斷第三十頁，共六十八頁。第三十一頁，共六十八頁。第三十二頁，共六十八頁。（1）加快反應(yīng)速率。如實驗室用Zn和稀硫酸制取H2，可加入少量CuSO4，使產(chǎn)生H2速率加快。（2）比較金屬活潑性。原電池中，一般活潑性強的金屬為負極，活潑性弱的金屬為正極。二、原電池原理的應(yīng)用第三十三頁，共六十八頁。（3）設(shè)計原電池。理論上說，任何氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。如Cu+2FeCl3====2FeCl2+CuCl2，可用Cu作負極，C作正極，F(xiàn)eCl3溶液為電解質(zhì)構(gòu)成原電池。第三十四頁，共六十八頁。第三十五頁，共六十八頁。作業(yè)練習冊43頁-d-46頁+能力提升第3、4題謝謝聆聽！第三十六頁，共六十八頁?？諝怆姵劁囯姵氐诙?jié)化學能與電能第三課時昭蘇縣高級中學：蘇靜春第三十七頁，共六十八頁。電極材料電子流向反應(yīng)類型組成負極正極電解質(zhì)相對活潑的金屬流出電子氧化反應(yīng)酸、堿或鹽的溶液相對不活潑的金屬（或能導電的非金屬）流入電子還原反應(yīng)原電池的組成

復習第三十八頁，共六十八頁。普通鋅錳電池堿性電池

鎳鎘電池小型高性能燃料電池

鋰離子電池鎳氫電池

第三十九頁，共六十八頁。干電池

上圖是鋅－錳干電池第四十頁，共六十八頁。干電池負極：Zn–2e-=Zn2+（負極）（正極）2NH4++2e-=2NH3+H2總反應(yīng)：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2正極：鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2

和

H2O等第四十一頁，共六十八頁。干電池負極：Zn–2e-=Zn2+（負極）（正極）正極：2NH4++2e-=2NH3+H2總反應(yīng)：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2其他干電池：堿性鋅-錳干電池、銀-鋅紐扣電池等優(yōu)點：攜帶方便缺點：電量小，污染大鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2

和

H2O等第四十二頁，共六十八頁。2、蓄電池ks5u精品課件（1）鉛蓄電池正極材料上涂有棕褐色的PbO2，負極材料是海綿狀的金屬鉛，兩極浸在H2SO4溶液中。寫出電極反應(yīng)式。第四十三頁，共六十八頁。第四十四頁，共六十八頁。鉛蓄電池第四十五頁，共六十八頁。鉛蓄電池總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O負極：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O第四十六頁，共六十八頁。鉛蓄電池總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O負極：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O其他蓄電池：鎳-鎘蓄電池、銀-鋅蓄電池等優(yōu)點：可反復使用

缺點：污染大第四十七頁，共六十八頁。

隨著用電器朝著小型化、多功能化發(fā)展的要求，對電池的發(fā)展也提出了小型化、多功能化發(fā)展的要求。

體積小、性能好的堿性鋅－錳電池應(yīng)運而生。這類電池的重要特征是電解液由原來的中性變?yōu)殡x子導電性更好的堿性，負極也由鋅片改為鋅粉，反應(yīng)面積成倍增長，使放電電流大幅度提高。第四十八頁，共六十八頁。銀鋅電池正極殼填充Ag2O和石墨，負極蓋填充鋅汞合金，電解質(zhì)溶液KOH。反應(yīng)式為：2Ag+Zn(OH)2

Zn+Ag2O+H2O

寫出電極反應(yīng)式。充電放電1970-1975,開發(fā)了先進的銀鋅、鎳鎘電池技術(shù)。1975-1983,為美國海軍生產(chǎn)潛水艇用銀鋅電池。1979-1987,為美國國家能源部發(fā)展電動車用的鎳鋅電池。1998-1992,為美國海軍發(fā)展世界上最大的鎳鎘電池用于核潛水艇。第四十九頁，共六十八頁。鎘鎳電池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2

放電充電負極材料：Cd，正極材料：涂有NiO2

，電解質(zhì)：KOH溶液。反應(yīng)式如下：寫出電極反應(yīng)式。第五十頁，共六十八頁。氫氧燃料電池第五十一頁，共六十八頁。氫氧燃料電池Pt電極H2O2氫氧燃料電池模擬KOH航天技術(shù)上使用的一種電池，它具有高能、輕便、不污染環(huán)境等優(yōu)點。用Pt做電極，KOH溶液做電解液，因其反應(yīng)與氫氧燃燒相似，故稱為氫氧燃燒電池。請寫出各電極的電極反應(yīng)。若將氫氣換成甲烷，寫出各電極的電極反應(yīng)第五十二頁，共六十八頁。新型燃料電池

燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池第五十三頁，共六十八頁。第五十四頁，共六十八頁。燃料電池

把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換器”2H2+O2===2H2O點燃氫氧燃料電池多孔性金屬電極，具有催化性能第五十五頁，共六十八頁。燃料電池

把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換器”2H2+O2===2H2O點燃氫氧燃料電池

常見的燃料電池還有甲烷燃料電池、鋁-空氣燃料電池、熔融鹽燃料電池等優(yōu)點：效率高、無污染，裝置可持續(xù)使用多孔性金屬電極，具有催化性能第五十六頁，共六十八頁。介質(zhì)電池反應(yīng)：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性負極正極中性負極

正極堿性負極正極2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=4H2O2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-【知識拓展】第五十七頁，共六十八頁。鋰電池

鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負極相比較，使用壽命大大延長。第五十八頁，共六十八頁。鋰電池干電池疊層電池紐扣電池各類電池第五十九頁，共六十八頁。減少污染節(jié)約資源第六十頁，共六十八頁。

熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽極燃氣，空氣與CO2的混合氣體為陰極助燃氣，制得在650℃下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：陽極反應(yīng)式：2CO+2CO32-→4CO2+4e-

陰極反應(yīng)式：________________________

總電池反應(yīng)式：______________________練習與鞏固2CO+O2→2CO2O2+2CO2+4e-→2CO32-

第六十一頁，共六十八頁。

隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是

A．利用電池外殼的金屬材料

B．防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染

C．不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品

D．回收其中石墨電極練習與鞏固答案為B第六十二頁，共六十八頁。家庭小實驗（教材107頁）在一瓣橘子上相隔0.5cm分別插一小段銅片和鋁片，把銅片和鋁片的另一端通過導線接觸耳機的兩極，試試能否聽到“嘎嘎”聲。能夠從耳機中聽到“嘎嘎”聲，說明了什么？用其他金屬、水果、液體再試一試。第六十三頁，共六十八頁。研究性課題（教材106頁）調(diào)查常用電池