人教版必修二第二章化學能轉(zhuǎn)化為電能

1、 新課引入：新課引入： “人體人體”電池之謎電池之謎 實驗儀器：實驗儀器： 電流表、銅片、鋅片、導(dǎo)線電流表、銅片、鋅片、導(dǎo)線 實驗步驟：實驗步驟： 1、分別將鋅片和銅片連接到電流表、分別將鋅片和銅片連接到電流表 的兩個接線柱上。的兩個接線柱上。 2、請一人伸、請一人伸出雙手，哈氣，然后兩出雙手，哈氣，然后兩 只手分別緊握住鋅片和銅片，觀察電只手分別緊握住鋅片和銅片，觀察電 流表的指針有何變化流表的指針有何變化 ？ 3、兩人分、兩人分別伸出一只手，哈氣，分別伸出一只手，哈氣，分 別緊握住鋅片和銅片，觀察電流表的別緊握住鋅片和銅片，觀察電流表的 指針有無偏轉(zhuǎn)。指針有無偏轉(zhuǎn)。 電能是現(xiàn)代社會電能是現(xiàn)

2、代社會 中應(yīng)用最廣泛、使用中應(yīng)用最廣泛、使用 最方便、污染最小的最方便、污染最小的 一種二次能源，又稱一種二次能源，又稱 為電力。為電力。 20012001年我國發(fā)電總量構(gòu)成圖年我國發(fā)電總量構(gòu)成圖 三門峽水電站三門峽水電站 化學能熱能機械能電能化學能熱能機械能電能 燃燒燃燒蒸汽蒸汽發(fā)電機發(fā)電機 火力發(fā)電的原理火力發(fā)電的原理 發(fā)電站將化學能轉(zhuǎn)化為電能發(fā)電站將化學能轉(zhuǎn)化為電能 火力發(fā)電有哪些缺點火力發(fā)電有哪些缺點? 討論討論 存存 在在 缺缺 點點 排出大量溫室氣體排出大量溫室氣體 可能導(dǎo)致酸雨可能導(dǎo)致酸雨 能量轉(zhuǎn)化效率低能量轉(zhuǎn)化效率低 煤炭是非可再生資源煤炭是非可再生資源 化學能化學能 電能電能

3、 ？ 離子方程式離子方程式 思考問題思考問題 尋找答案尋找答案 你對問題你對問題 的想法的想法 ZnCu 鋅表面有氣泡鋅表面有氣泡 產(chǎn)生，銅表面產(chǎn)生，銅表面 無明顯現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象 1.1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子，哪種物質(zhì)得電子反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子，哪種物質(zhì)得電子 演示探究演示探究 實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象 用導(dǎo)線將鋅表面的電子引出來用導(dǎo)線將鋅表面的電子引出來 Zn +2H+ = Zn 2+ +H2 .什么方法可使什么方法可使Zn與與H+分開，不讓分開，不讓H+直接在直接在 Zn表面得電子？表面得電子？ 原電池實驗視頻原電池實驗視頻.flv 離子方程式離子方程式 思考問題思考問題 尋找答案尋找答案 組

4、內(nèi)交流組內(nèi)交流 列出想法列出想法 ZnCu演示探究演示探究 實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象 Zn +2H+ = Zn 2+ +H2 大量氣泡從銅大量氣泡從銅 片逸出，鋅片片逸出，鋅片 部分溶解部分溶解 1.H1.H+ +得到的電子是得到的電子是CuCu失去的嗎？失去的嗎？ 2.2.在這個過程中在這個過程中CuCu起什么作用？起什么作用？ CuCu起傳導(dǎo)電子的作用。起傳導(dǎo)電子的作用。 3.你怎樣才能知道導(dǎo)線中有電子通過？你怎樣才能知道導(dǎo)線中有電子通過？ 可用電流表測電流及方向?？捎秒娏鞅頊y電流及方向。 解釋實驗現(xiàn)象解釋實驗現(xiàn)象 思考問題思考問題 尋找答案尋找答案 組內(nèi)交流組內(nèi)交流 列出想法列出想法 演示探究

5、實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象 化學能直接轉(zhuǎn)化為電能化學能直接轉(zhuǎn)化為電能 你認為這個過程能量是如何轉(zhuǎn)化的？你認為這個過程能量是如何轉(zhuǎn)化的？ 鋅表面無氣泡，鋅表面無氣泡， 銅表面有氣泡，銅表面有氣泡， 電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)。電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 電子由電子由Zn 導(dǎo)線導(dǎo)線 銅片銅片 H+ 定向移動定向移動 產(chǎn)生電流，故電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生電流，故電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) ZnCu （氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)） （還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)） Zn片：片： Zn 2e- = Zn2+ Cu片：片：2H+2e- = H2 （銅片在這里起（銅片在這里起傳導(dǎo)電子傳導(dǎo)電子的作用）的作用） 電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式： Zn+HZn+H2 2S

6、OSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+H+H2 2 電極反應(yīng)總式：電極反應(yīng)總式： ZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4原電池的工作原理：原電池的工作原理： 1、原電池：將、原電池：將化學能化學能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔艿难b置叫做原電池。的裝置叫做原電池。 2、原電池的組成：、原電池的組成：兩個電極一溶液一連線一反應(yīng)兩個電極一溶液一連線一反應(yīng) 負極：負極：發(fā)生發(fā)生氧化氧化反應(yīng)，反應(yīng)，電子流出電子流出（流向正極）的一極（流向正極）的一極 正極：正極： 發(fā)生發(fā)生還原還原反應(yīng)，反應(yīng)，電子流入電子流入（來自負極）的一極（來自負極）的一極 原電池反應(yīng)本質(zhì)：原電池反應(yīng)本質(zhì)： 氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng) 氧

7、化反應(yīng)氧化反應(yīng) Zn-2e=Zn2+ 銅鋅原電池銅鋅原電池 電解質(zhì)電解質(zhì) 溶液溶液 鹽橋鹽橋 失失e，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生 還原反應(yīng)還原反應(yīng) 2H+2e- = H2 陰離子陰離子 陽離子陽離子 負極負極正極正極 外電路外電路 內(nèi)電路內(nèi)電路 原電池分兩極，原電池分兩極， 負極氧化正還原；負極氧化正還原； 電子由負流向正，電子由負流向正， 離子陽正陰向負。離子陽正陰向負。 結(jié)論：v有兩種活動性不同的金屬（或一種有兩種活動性不同的金屬（或一種 是非金屬導(dǎo)體）作電極是非金屬導(dǎo)體）作電極 結(jié)論： 電極材料均浸入電極材料均浸入電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液中中 結(jié)論： 兩極相連形成閉合電路

8、兩極相連形成閉合電路 4、組成原電池的條件 有兩種活潑性不同的金屬（或一種有兩種活潑性不同的金屬（或一種 是非金屬導(dǎo)體）作電極是非金屬導(dǎo)體）作電極 電極材料均浸入電解質(zhì)溶液中電極材料均浸入電解質(zhì)溶液中 兩極相連形成閉合電路兩極相連形成閉合電路 一個自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)一個自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng) 記憶技巧：兩極記憶技巧：兩極 一液一連線一反應(yīng)一液一連線一反應(yīng) 原電池正負極的判斷：原電池正負極的判斷： 1、 根據(jù)電極材料判斷根據(jù)電極材料判斷 負極：活潑的金屬負極：活潑的金屬 正極：不活潑的金屬或非金屬正極：不活潑的金屬或非金屬 2、 根據(jù)電流方向與電子流向判斷（外電路）根據(jù)電流方向與電子流向判斷

9、（外電路） 電流方向：正極流向負極電流方向：正極流向負極 電子流向電子流向: 負極流向正極負極流向正極 3、 根據(jù)電解質(zhì)溶液中離子運動的方向判斷（內(nèi)電路）根據(jù)電解質(zhì)溶液中離子運動的方向判斷（內(nèi)電路） 陽離子：向正極區(qū)移動陽離子：向正極區(qū)移動 陰離子：向負極區(qū)移動陰離子：向負極區(qū)移動 4、 根據(jù)兩極發(fā)生的反應(yīng)判斷根據(jù)兩極發(fā)生的反應(yīng)判斷 負極發(fā)生氧化反應(yīng)；正極發(fā)生還原反應(yīng)負極發(fā)生氧化反應(yīng)；正極發(fā)生還原反應(yīng) 5、 根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷 電極溶解（質(zhì)量減輕）的電極溶解（質(zhì)量減輕）的 一極是負極。一極是負極。 有固體析出（質(zhì)量增重）或有氣體放出的一極是正極。有固體析出（質(zhì)量增重）或有氣體放出

10、的一極是正極。 AlMgMgAl 稀硫酸稀硫酸NaOH溶液溶液 (1) (2) 負極負極 正極正極正極正極 負極負極 判斷下列裝置是否構(gòu)成了原電池，如果是，請指判斷下列裝置是否構(gòu)成了原電池，如果是，請指 出正負極。出正負極。 問題回顧：問題回顧：“人體人體”電池揭秘：電池揭秘： 當一人用當一人用雙手緊握住銅片和鋅片時：雙手緊握住銅片和鋅片時： 手上有少量電解質(zhì)，哈氣形成電解質(zhì)溶液。鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)：手上有少量電解質(zhì)，哈氣形成電解質(zhì)溶液。鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)： 2Zn - 4e- = 2Zn2+ 銅片上發(fā)生還原反應(yīng)：銅片上發(fā)生還原反應(yīng)： O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 人體

11、相當于電解質(zhì)溶液，起到導(dǎo)電的作用，構(gòu)成原電池。人體相當于電解質(zhì)溶液，起到導(dǎo)電的作用，構(gòu)成原電池。 當兩人分當兩人分別用一只手握住銅片和鋅片時：別用一只手握住銅片和鋅片時： 沒有形成閉合的回路，無法構(gòu)成原電池。沒有形成閉合的回路，無法構(gòu)成原電池。 問題回顧：問題回顧：原電池的負極鋅片為什么有氣體產(chǎn)生？原電池的負極鋅片為什么有氣體產(chǎn)生？ 有下列材料：有下列材料： ZnZn片（片（2 2片）、片）、CuCu片（片（2 2片）導(dǎo)線、西紅柿、片）導(dǎo)線、西紅柿、 電流計。請設(shè)計一個電流計。請設(shè)計一個水果電池水果電池 想一想、試一試想一想、試一試 Zn 間接：間接： 直接：直接： 化學能化學能 燃燒燃燒 熱

12、能熱能蒸汽 蒸汽 機械能機械能 發(fā)動機發(fā)動機 電能電能 裝置裝置 原電池原電池 概概 念念 構(gòu)構(gòu) 成成 條條 件件 工工 作作 原原 理理 三、發(fā)展中的化學電源三、發(fā)展中的化學電源 鉛蓄電池的反應(yīng)原理鉛蓄電池的反應(yīng)原理 負極：負極： Pb - 2e- +SO42- = PbSO4 正極：正極： PbO2+4H+ SO42- +2e-= PbSO4+2H2O 總反應(yīng)：總反應(yīng)： PbO2 PbH2SO4= 2PbSO4+2H2O PbO2 PbH2SO4 2PbSO4+2H2O 放電放電 充電充電 鎘鎳電池鎘鎳電池 NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放放電電 充充電電 負

13、極材料：負極材料：CdCd ，正極材料正極材料：涂有：涂有NiONiO2 2 ，電解，電解 質(zhì)：質(zhì)：KOHKOH溶液溶液。反應(yīng)式如下：。反應(yīng)式如下： 銀鋅電池銀鋅電池 正極殼填充正極殼填充AgAg2 2O O和石墨，負極蓋填充鋅汞合金，和石墨，負極蓋填充鋅汞合金， 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液KOHKOH。反應(yīng)式為：。反應(yīng)式為： 2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 充電充電 放電放電 1970-1975, 開發(fā)了先進的銀鋅、鎳鎘電池技術(shù)。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。為美國海軍

14、生產(chǎn)潛水艇用銀鋅電池。 1979-1987,為為 美國國家能源部發(fā)展電動車用的鎳鋅電池。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。為美國海軍發(fā)展世界上最大的鎳鎘電池用于核潛水艇。 2. 2. 燃料電池燃料電池 優(yōu)點：能量轉(zhuǎn)化率高，可持續(xù)使優(yōu)點：能量轉(zhuǎn)化率高，可持續(xù)使 用，用，對環(huán)境友好。對環(huán)境友好。 用途：宇宙飛船，應(yīng)用前景廣闊用途：宇宙飛船，應(yīng)用前景廣闊 氫氧燃料電池：氫氧燃料電池： 電極電極: Pt制作的惰性電極制作的惰性電極 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液: KOH溶液溶液 反應(yīng)原理反應(yīng)原理: 正極正極: 2H2+4OH 4e-4

15、H2O 負極負極: O22H2O 4e-4OH 總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2O22H2O 多孔性金屬電極多孔性金屬電極(Pt)(Pt) 具有催化性能具有催化性能 負極：負極：2H2 4e4H+ 正極：正極：O2 +4e +4H 2H2O 酸性酸性燃料電池燃料電池 甲烷燃料電池（電解質(zhì)為甲烷燃料電池（電解質(zhì)為KOH） 總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32-+ 3H2O 負極：負極：CH4 + 10OH- - 8e- = CO32-+ 7H2O 正極：正極：2O2 + 4H2O + 8e- = 8 OH- 重點、難點突破重點、難點突破 電極反應(yīng)式的書寫電極反應(yīng)式的書寫技巧：

16、技巧： 分析氧化還原反應(yīng)：分析氧化還原反應(yīng)：負極或陽極負極或陽極還原劑失還原劑失去去電子電子 發(fā)生發(fā)生氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)；正極正極或或陰極陰極氧化劑得氧化劑得到到電子電子發(fā)生發(fā)生還原還原 反應(yīng)反應(yīng)。 要注意介質(zhì)影響：一般來說，一極消耗某介質(zhì)的離子，要注意介質(zhì)影響：一般來說，一極消耗某介質(zhì)的離子， 另一極則生成該介質(zhì)的離子。另一極則生成該介質(zhì)的離子。 電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式正誤正誤的的判斷判斷：合并合并兩極兩極電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式，消去消去 得失得失電子電子數(shù)數(shù)及及兩邊的兩邊的介質(zhì)離子介質(zhì)離子， 若得到若得到總反應(yīng)方程式總反應(yīng)方程式 （也稱（也稱電池反應(yīng)式）電池反應(yīng)式），則電極反應(yīng)式書寫正確。，則電

17、極反應(yīng)式書寫正確。 復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫：用復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫：用總反應(yīng)方程式減去一極電總反應(yīng)方程式減去一極電 極反應(yīng)式，即可得另一極電極反應(yīng)式。極反應(yīng)式，即可得另一極電極反應(yīng)式。 解題方法指導(dǎo)解題方法指導(dǎo) 規(guī)律規(guī)律1可可充電充電電池（即電池（即二次二次電池或電池或可逆可逆電池）：電池）： 放電放電時相當于時相當于原電池原電池，負極負極發(fā)生發(fā)生氧化氧化反應(yīng)，反應(yīng)，正極正極發(fā)生發(fā)生 還原還原反應(yīng)；反應(yīng)； 充電充電時相當于時相當于電解池電解池，放電時放電時的的正極正極變變?yōu)殡娊獬貫殡娊獬氐牡年栮?極極，該極與外，該極與外電源電源正極正極相連；相連；放電時放電時的的負極負極變變?yōu)殡娊獬貫殡娊獬氐牡?/p>

18、 陰極陰極，該極與外，該極與外電源電源負極負極相連。相連。 規(guī)律規(guī)律2燃料電池：燃料電池： 自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)中，通入自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)中，通入燃料燃料( (發(fā)生氧發(fā)生氧 化反應(yīng)化反應(yīng)) )的一極的一極為負極為負極；通入；通入氧化劑氧化劑( (比如比如O2發(fā)生還原反發(fā)生還原反 應(yīng)應(yīng)) )的一極的一極為正極為正極。 規(guī)律規(guī)律4氧氣作為原電池正極反應(yīng)時的電極反應(yīng)式：氧氣作為原電池正極反應(yīng)時的電極反應(yīng)式： 電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為中性或堿性時中性或堿性時：O2+4e-+2H2O4OH- 電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為酸性時酸性時：O2+4e-+4H+2H2O 使用使用固體電解質(zhì)固體電解質(zhì)（如某些鋰電池，為什么不能使用溶（如某些鋰電池，為什么不能使用溶 液？）或液？）或熔融電解質(zhì)時熔融電解質(zhì)時：O2 + 4e- 2O2- 規(guī)律規(guī)律3氫氣作為原電池負極反應(yīng)時的電極反應(yīng)式：氫氣作為原電池負極反應(yīng)時的電極反應(yīng)式： 電解質(zhì)溶液為中性或酸性時：電解質(zhì)溶液為中性或酸性時：H2-2e-2H+ 或 或 2H2 - 4e- 4H+ 電解質(zhì)溶液為堿性時：電解質(zhì)溶液為堿性時：H2+ 2e- +2OH-2H2O 或或2H2+4e- +4OH-4H2O 1（09年上海理綜年上海理綜11）茫茫黑夜中，航標燈為茫茫