高中教育必修化学能与电能.pptx

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1、（2）通过思考与交流，让学生学会联系自己已掌握的知识，学会用比较归纳的方法认识事物的本质特征。3、情感态度与价值观:（1）通过科学探究和实践活动水果电池的制作，体验科学探索的乐趣；（2）认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性，感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观。二、教学重点和难点1、教学重点：初步认识原电池概念、原理、构成及应用；认识化学能转化为电能对现代化的重大意义。2、教学难点：通过对原电池实验的探究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质三、课时计划：2 课时四、教学策略：“实验探究、分析讨论、归纳总

2、结”教学法第1页/共41页化学电池作能源以上器材都以什么作能源？第2页/共41页 应用最广泛、使用最方便、污染最小的二次能源电能（电力）：长江三峡水利枢纽工程是我国具有防洪、发电、航运等综合效益的特大型工程，枢纽主要建筑物由大坝、电站、通航等建筑物三大部分组成，泄洪坝段位于河床中部，两侧为发电站。三峡工程位于中国湖北省宜昌市三斗坪,是世界最大的水利枢纽工程，大坝为混凝土重力坝，坝轴线全长约为2309米，水库正常蓄水位175米,总库容393亿立方米。第3页/共41页2001年我国发电量构成图 火力发电居于首位火力发电居于首位第4页/共41页电能燃烧蒸汽发电机火力发电厂工作原理 化学能热能机械能燃

3、煤发电过程中能量转化：(1)经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低缺点：第5页/共41页 若用火力发电每年可向空气中排放二氧化碳1亿吨，二氧化硫200万吨，一氧化碳1万吨，氮氧化合物37万吨，工业废渣约1200万吨以上。(2)使环境污染严重资料：能否将物质中的化学能直接转化为电能？问题：一、化学能与电能的相互转化第6页/共41页 有什么方法使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，并使其间的电子转移在一定条件下形成电流？当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转化为电能火力发电中，燃烧是使化学能转化为电能的关键本质？本质是发生了电子转移思考：结论：动动手做实验是氧

4、化还原反应第7页/共41页 将Zn片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？将Cu片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？实验探究现象：Zn片表面有大量气泡放出原因:Zn +H2SO4=ZnSO4 +H2 2e-铜是不活泼金属，与稀硫酸不反应 现象：Cu片表面没有气泡放出原因：第8页/共41页 若将Zn片、Cu片用一导线连接再浸在H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？将一Zn片、Cu片平行插入H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？现象：Cu片上有气泡放出原因:H+在Cu片表面获得电子还原为H2放出第9页/共41页 Zn失去的电子如何传递到Cu片上？思考1：H+获得的电子由谁提供？如何验证？推

5、断：金属性ZnCu，只能从Zn片失去电子提供验证：称量Zn片的质量检验溶液中的Zn2+思考2：即锌片:Zn-2e-=Zn2+铜片：2H+2e-=H2（氧化反应、溶解）（还原反应）怎样验证？推断：电子是由Zn片经导线传递到Cu片 在Zn片和Cu片间通过导线接一个电流表，通过观察电流表的指针是否偏转。验证：第10页/共41页 导线间接一电流表有何现象产生？可以说明什么导线间接一电流表有何现象产生？可以说明什么？实验探究现象：电流表的指针发生偏转结论：导线中有电流通过，电子确实由Zn片通过导线流向Cu片说明：化学能可以直接转化为热能？光能？电能原电池第11页/共41页 用一干电池连接电流表验证电子流

6、向，确定Zn片、Cu片的正负极1、原电池的概念将化学能转变为电能的装置叫做原电池如：铜锌原电池Zn片和Cu片哪个是正极？哪个是负极？思考：演示探究：结论：Cu片是正极，Zn片是负极第12页/共41页氧化反应Zn-2e-=Zn2+铜锌原电池电解质溶液失e-,沿导线传递，有电流产生还原反应2H+2e-=H2阴离子阳离子总反应：负极正极 2H+2e-=H2Zn2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：电极反应方程式外电路内电路阳离子2、原电池的工作原理电流从正极流向负极第13页/共41页归纳:原电池的工作原理负极：失去

7、电子，发生氧化反应正极：得到电子，发生还原反应(元素化合价升高)(元素化合价降低)电子由负极经导线流向正极而产生电流 电解质溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极,形成闭合回路“负极出电子，电子回正极负极出电子，电子回正极”第14页/共41页与原电池相关的概念(1)电路：外电路内电路电子流向：负极流向正极电流方向：正极流向负极阴离子移向负极阳离子移向正极(2)电极：正极：电子流入的一极,负极：电子流出的一极,(3)电极反应式：正极：2H+2e-H2负极：Zn2e-Zn2+(4)总反应式：Zn+2H+Zn2+H2较活泼的金属较不活泼的金属或非金属（氧化反应）（还原反应）第15页/共41页负极：较

8、活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等下列装置是否为原电池?为什么?（可以）（可以）（不可以）形成条件一：要有活泼性不同的两个电极3、形成原电池的条件动动手做实验第16页/共41页（可以）（不可以）形成条件二：要有电解质溶液,且电极需插进电解质溶液中下列装置是否为原电池?为什么?第17页/共41页下列装置是否为原电池?为什么?形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）可以第18页/共41页C稀硫酸下列装置是否为原电池?为什么?形成条件四：能自发地发生氧化还原反应（不可以）可以第19页/共41页形成原电池的条件（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金 属导体,一种是金属）作电极（2）电极材料均插入

9、电解质溶液中（3）正极、负极、电解质溶液构成闭合回路（4）内部条件：能自发地发生氧化还原反应思考：利用水果能否制作原电池？第20页/共41页 在一 瓣橘子上相隔0.5cm分别插一小铜片和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接触耳机的两极，试试能否听到“嘎嘎”声。能够从耳机中听到“嘎嘎”声，说明了什么？用其他金属、水果、液体再试一试。实践活动铝片铜片第21页/共41页ABCDEFMN练习：OH2SO4 下列哪几个装置能形成原电池？若是原电池,请标出正负极CuSO4第22页/共41页写出下列原电池的电极反应、总反应式写出下列原电池的电极反应、总反应式1、CuFe与稀硫酸与稀硫酸2、Zn石墨与稀硫酸石

10、墨与稀硫酸3、Fel与稀盐酸与稀盐酸4、CuZn与与CuCl2溶液溶液5、FeZn与一个西红柿与一个西红柿6、Cu石墨与石墨与FeCl3溶液溶液7、FeZn与与CuCl2溶液溶液第23页/共41页第24页/共41页你知道了吗？哈哈！化学也能解决医学问题？第25页/共41页原电池“负极出电子，电子回正极”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的工作原理:第26页/共41页简单原电池的正负极和电子流向简单原电池的正负极和电子流向氧化反应Zn-2e=Zn2+铜锌原电池电解质溶液失e，沿导线传递，有电流产生还原反应2H+2e-=H2阴离子阳离子负极正极 阳离子第27页/共41页形成原电池的

11、条件（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金 属导体,一种是金属）作电极（2）电极材料均插入电解质溶液中（3）正极、负极、电解质溶液构成闭合电路（4）内部条件：能自发地发生氧化还原反应把化学能转化为电能的装置。闭合电路电极相连接触电解质溶液自发的氧化还原反应分两处进行第28页/共41页原电池正负极的判断方法 微观判断（根据电流方向或电子流向）电子流出的极电子流入的极负极正极较活泼的电极材料较不活泼的电极材料 不断溶解、质量减少的电极工作后 有气泡冒出或质量增加的电极 负极正极负极正极发生氧化反应的极发生还原反应的极 宏观判断：根据电极材料根据原电池电极 发生的反应根据电极反应现象负极正极电流

12、流入的极电流流出的极负极正极总结：第29页/共41页（1 1）干电池）干电池锌锰电池：锌锰电池：属于一次性电池，属于一次性电池，其负极反应为：其负极反应为：正极反应为正极反应为 2NH2NH4 4+2e+2e-2NH 2NH3 3 +H+H2 2广泛用于卡式录音机、闪光灯、电动玩具、袖广泛用于卡式录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等。珍电视机等。Zn ZnZn Zn2+2+2e+2e-优点：携带方便缺点：电量小，污染大1.设计化学电池二、原电池原理的应用第30页/共41页 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

13、运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的酸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。第31页/共41页铅蓄电池：铅蓄电池：最早使用的充电电池，它是用硬橡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一层棕褐色的PbOPbO2 2，负极板是海绵状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中。，负极板是海绵状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中。（2 2）充电电池：）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。充电电池又称二次电池，能够重复使用至一定的周期。汽车用蓄电池第32页/

14、共41页铅蓄电池电极反应：铅蓄电池电极反应：负极：负极：Pb+SOPb+SO4 42-2-2e-2e-PbSOPbSO4 4正极：正极：PbOPbO2 2+4H+4H+SO+SO4 42-2-+2e+2e-PbSOPbSO4 4+2H+2H2 2O O 铅蓄电池充电和放电的总化学方程式：铅蓄电池充电和放电的总化学方程式：PbOPbO2 2+Pb+2H+Pb+2H2 2SOSO4 4 2PbSO2PbSO4 4+2H+2H2 2O O放电放电充电充电第33页/共41页镍镉充电电池：镍镉充电电池：它是一种体积少，具有残留性它是一种体积少，具有残留性记忆的充电电池，可重复使用记忆的充电电池，可重复使

15、用500500次以上。它次以上。它以以CdCd为为负极负极，NiO(OH)NiO(OH)为正极，为正极，KOHKOH为电解为电解质。广泛用于质。广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀灯、电动剃须刀等，但有毒，废弃不回收会严等，但有毒，废弃不回收会严重污染环境。重污染环境。锂离子电池：锂离子电池：它是新一代可充电的绿色电池，它是新一代可充电的绿色电池，现已成为现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机笔记本电脑、移动电话、摄像机等等低功耗电器的主流电源。低功耗电器的主流电源。特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等第34页/共41页 它是一种高效、环境友好的

16、发电装置。它的电极材它是一种高效、环境友好的发电装置。它的电极材料一般为惰性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，料一般为惰性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。燃料电池由活性炭电极等。燃料电池由3 3个主要部分组成：个主要部分组成：燃料电极燃料电极（负极）；电解质溶液；空气氧气电极（正极）（负极）；电解质溶液；空气氧气电极（正极）。（3 3）燃料电池）燃料电池常见的燃料电池：氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、铝-空气燃料电池总反应一般是燃料的燃烧反应优点：效率高、无污染，装置可持续使用第35页/共41页2、判断金属活动性的强弱练习：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是（）A.甲和

17、乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强原电池原理应用：C第36页/共41页练习：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()Aa b c d Ba c d b Cc a b.d Db d c a B第37页/共41页第38页/共41页1.设计化学电池2.判断金属活动性的强弱原电池原理的应用小结：作业：基训P4849 第二节第39页/共41页 然后选择活泼性比负极差的金属或非金属导体做正极材料，请根据氧化还原反应:Cu+2 Fe3+=Cu2+2Fe2+设计成原电池。你有哪些可行方案?Cu：Cu 2e-=Cu2+比Cu不活泼的金属或石墨 Fe2(SO4)3、FeCl3等负极：正极：电解质溶液：练一练2Fe3+2e-=2Fe2+设计的思路和原则：先由还原剂确定负极材料，最后由氧化剂确定电解质溶液。1.设计化学电池二、原电池原理的应用第40页/共41页感谢您的观看！第41页/共41页