魯科版必修第二冊第2章第2節(jié)第2課時化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化的重要應(yīng)用-化學(xué)電池課件（42張）

第2課時化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化的重要應(yīng)用——化學(xué)電池學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過“初識氫氧燃料電池”活動,認(rèn)識到原電池能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。2.通過對氫氧燃料電池產(chǎn)生電流的分析,了解原電池的工作原理,并建立關(guān)于原電池構(gòu)成的認(rèn)知模型。3.通過對原電池原理的認(rèn)識,能判斷簡單原電池的負(fù)極、正極,會書寫電極反應(yīng)式,并能設(shè)計(jì)簡單原電池。任務(wù)分項(xiàng)突破課堂小結(jié)提升學(xué)科素養(yǎng)測評任務(wù)分項(xiàng)突破學(xué)習(xí)任務(wù)1原電池的原理自主梳理1.原電池:是一種利用

將

能直接轉(zhuǎn)化成

能的裝置。氧化還原反應(yīng)化學(xué)電2.初識氫氧燃料電池(1)氫氧燃料電池的形成。①通過圖a裝置電解獲得氫氣和氧氣。②把電解裝置的直流電源更換為電流計(jì),如圖b。③觀察到電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。②氫氣作還原劑,失去電子。③氧氣作氧化劑,得到電子。(3)氫氧燃料電池的工作原理。①氫氣分子中的氫原子在石墨電極X上

電子,氫氣作為電池的

.反應(yīng)物。②氧氣分子中的氧原子在石墨電極Y上

電子,氧氣作為電池的

.反應(yīng)物。③導(dǎo)線起到傳導(dǎo)

的作用,電子從X電極通過導(dǎo)線到達(dá)Y電極,形成了電流。失去負(fù)極得到正極電子④稀硫酸中存在的自由移動的離子起到傳導(dǎo)

的作用。電荷(4)氫氧燃料電池的物理學(xué)原理。①在一個有電源的閉合回路中,產(chǎn)生電流的原因是電源給用電器提供了電勢差。②氫氧燃料電池在兩個石墨電極上有得失電子能力不同的物質(zhì)——?dú)錃夂脱鯕?從而能夠給用電器提供電勢差,當(dāng)形成閉合回路時,便會產(chǎn)生電流。(5)原電池的構(gòu)造。導(dǎo)電電解質(zhì)金屬導(dǎo)線氧化還原互動探究為了探究原電池的形成,化學(xué)小組的同學(xué)做了以下實(shí)驗(yàn):探究1原電池的形成問題1:實(shí)驗(yàn)1、2的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的化學(xué)原理是什么?提示:Zn可以與稀硫酸中的H+發(fā)生氧化還原反應(yīng),Zn失去電子轉(zhuǎn)變?yōu)閆n2+而溶解,溶液中H+得到電子生成H2。問題2:為什么實(shí)驗(yàn)3、4中鋅片也在溶解,但卻在銅片上產(chǎn)生氣泡?提示:Zn仍然失去電子轉(zhuǎn)變?yōu)閆n2+而溶解,電子通過導(dǎo)線到達(dá)Cu片上,溶液中的H+在銅片上得到電子生成H2而產(chǎn)生氣泡。問題3:實(shí)驗(yàn)4中電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),表明什么問題?提示:表明電路中形成了電流。探究2原電池的原理問題4:實(shí)驗(yàn)3、4中銅片上H+得到的電子來自哪里?這個反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么?問題5:什么樣的化學(xué)反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池?提示:要形成原電池就要有電子的轉(zhuǎn)移,所以必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池。問題6:除了要有自發(fā)的氧化還原反應(yīng),要形成原電池還需要哪些條件?提示:還需要有兩個能導(dǎo)電的電極;電解質(zhì)溶液用來傳導(dǎo)離子;導(dǎo)線用來傳導(dǎo)電子;上述材料能構(gòu)成一個閉合回路。歸納拓展1.原電池的組成(1)有一個能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。(2)電極反應(yīng)物:還原劑在負(fù)極上失去電子,是負(fù)極反應(yīng)物;氧化劑(如氧氣)在正極上得到電子,是正極反應(yīng)物。(3)電極材料:通常是能夠?qū)щ姷墓腆w(金屬或非金屬)。(4)閉合回路:還要有能傳導(dǎo)電荷的電解質(zhì)溶液(如稀硫酸)作為離子導(dǎo)體;而導(dǎo)線則作為電子導(dǎo)體,起到傳導(dǎo)電子、形成閉合回路的作用。2.原電池的工作原理還原劑和氧化劑分別在兩個不同的區(qū)域發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng),并通過能導(dǎo)電的物質(zhì)形成閉合回路產(chǎn)生電流。溶液中陰離子向負(fù)極移動,陽離子向正極移動;電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極。凝練素養(yǎng):通過對原電池原理的探究,能夠從微觀層面揭示電流產(chǎn)生的原因,進(jìn)而明確構(gòu)成原電池的條件。培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知的學(xué)科素養(yǎng)。題組例練D1.(2022·安徽滁州期末)下列關(guān)于原電池的說法正確的是(

)A.把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

B.把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能C.把熱能轉(zhuǎn)化為電能

D.把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能解析:原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,故D正確。B解析:Cu作正極,正極發(fā)生還原反應(yīng),A錯誤;該裝置是原電池,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,B正確;原電池中電子由負(fù)極(鋅片)通過導(dǎo)線流向正極(銅片),C錯誤;Zn作負(fù)極,失電子變?yōu)閆n2+,發(fā)生氧化反應(yīng),鋅片質(zhì)量減小,D錯誤。2.如圖為番茄電池裝置示意圖,下列說法正確的是(

)A.銅片上發(fā)生氧化反應(yīng)B.該裝置可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C.電子由鋅片通過番茄流向銅片D.鋅片質(zhì)量減小,發(fā)生還原反應(yīng)3.下列裝置中,能構(gòu)成原電池的是(

)A.只有甲

B.只有乙C.只有丙

D.除乙之外均可以C解析:甲沒有形成閉合回路,不能構(gòu)成原電池;乙中兩個電極是相同的電極材料,且都能與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng),不能構(gòu)成原電池;丙滿足兩個活潑性不同的電極,Fe電極與AgNO3溶液能發(fā)生氧化還原反應(yīng),兩個電極間用導(dǎo)線連接,形成了閉合回路,能構(gòu)成原電池;丁中酒精是非電解質(zhì),不能構(gòu)成原電池;綜上所述選項(xiàng)C符合題意。學(xué)習(xí)任務(wù)2設(shè)計(jì)一個簡單的原電池自主梳理1.設(shè)計(jì)原電池的基本思路ZnZnH+Cu稀H2SO4銅導(dǎo)線逐漸溶解有氣泡產(chǎn)生(2)裝置。(3)實(shí)驗(yàn)分析。①負(fù)極:鋅失電子形成Zn2+進(jìn)入溶液,電極反應(yīng)為

,鋅片上的電子沿導(dǎo)線流向銅片。3.常見化學(xué)電池及分類互動探究探究1原電池的設(shè)計(jì)問題1:該同學(xué)設(shè)計(jì)的甲、乙兩個裝置是原電池嗎?提示:是,因?yàn)镕eCl3與Fe、Cu均能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。問題2:哪種電池符合題中給出的離子反應(yīng)?問題3:通過以上的分析,你覺得要組成原電池的首要條件是什么?分析原電池的切入點(diǎn)在哪里?提示:要有一個自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。確定裝置中存在的氧化還原反應(yīng)(電極反應(yīng)物與電極材料可能相同,也可能不同),進(jìn)而確定還原劑(負(fù)極反應(yīng)物)、氧化劑(正極反應(yīng)物)。探究2原電池電極的判別問題4:上述兩種裝置的負(fù)極、正極材料分別是什么?提示:甲裝置中鐵片是還原劑,作負(fù)極,銅片作正極;乙裝置中銅片是還原劑,作負(fù)極,石墨棒作正極。問題5:兩個原電池的電極反應(yīng)分別是什么?問題6:甲、乙兩裝置中,當(dāng)正極上發(fā)生反應(yīng)的Fe3+的物質(zhì)的量相同時,負(fù)極反應(yīng)物溶解減少的物質(zhì)的量有何關(guān)系?為什么?提示:相同。發(fā)生反應(yīng)的Fe3+的物質(zhì)的量相同,正極得到電子數(shù)相同,則負(fù)極失去的電子數(shù)相同,而Fe、Cu反應(yīng)都失去2e-,所以消耗的Fe、Cu的物質(zhì)的量相同。歸納拓展1.原電池的設(shè)計(jì)原則(1)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。(2)確定電極反應(yīng)物與電極材料。①氧化還原反應(yīng)的還原劑作負(fù)極反應(yīng)物,負(fù)極材料可以是負(fù)極反應(yīng)物(金屬)或能導(dǎo)電的固體。②氧化還原反應(yīng)的氧化劑作正極反應(yīng)物,正極材料通常是石墨、不活潑金屬。(3)選擇適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)溶液作離子導(dǎo)體,通常需要能與負(fù)極反應(yīng)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)。(4)把兩個電極用金屬導(dǎo)線連接,形成閉合回路。2.原電池正負(fù)極的“四種”判斷方法題點(diǎn)一設(shè)計(jì)原電池題組例練DC選項(xiàng)ABCD正極CuCuAgAg負(fù)極AgAgCuCu電解質(zhì)AgNO3AgClAgNO3AgCl題點(diǎn)二原電池電極判斷與電極反應(yīng)書寫A解析:根據(jù)電極反應(yīng)中鋅的化合價(jià)升高,被氧化,而原電池中較活潑的金屬作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),則鋅為原電池的負(fù)極。(1)A(正極)極材料為

,B(負(fù)極)極材料為

,溶液C為

。

(2)A(正極)電極上發(fā)生反應(yīng)的類型為

(填“氧化”或“還原”)反應(yīng),B(負(fù)極)電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為

。

(3)當(dāng)有1.6g銅溶解時,通過外電路的電子的物質(zhì)的量為

。

課堂小結(jié)提升【知識整合】【易錯提醒】1.誤認(rèn)為原電池的負(fù)極材料一定參加電池反應(yīng)。其實(shí)不然,氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)物是氫氣。2.誤認(rèn)為在原電池中相對活潑的金屬一定作負(fù)極。其實(shí)不然,負(fù)極的確定要根據(jù)實(shí)際發(fā)生的氧化還原反應(yīng),還原劑作負(fù)極,如Cu-Al(Fe)-濃硝酸構(gòu)成的原電池中,Cu為負(fù)極。3.誤認(rèn)為電子由原電池負(fù)極流出,流到原電池正極,再通過電解質(zhì)溶液到達(dá)原電池負(fù)極。其實(shí)不然,電子只能在導(dǎo)線中通過,不能通過電解質(zhì)溶液,電解質(zhì)溶液中通過陰、陽離子的定向移動形成閉合回路。4.誤認(rèn)為氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。其實(shí)不然,只有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池,非自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)不能設(shè)計(jì)成原電池。5.誤認(rèn)為原電池工作時,負(fù)極材料質(zhì)量一定減輕。其實(shí)不然,負(fù)極材料有可能質(zhì)量不變。如氫氧燃料電池。6.誤認(rèn)為原電池的電極必須為金屬。其實(shí)不然,電極只要是能導(dǎo)電的固體就可以,如石墨。學(xué)科素養(yǎng)測評采取合理的設(shè)計(jì),任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以被設(shè)計(jì)成一個原電池,讓本來還原劑、氧化劑之間直接接觸進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)分開來進(jìn)行。還原劑和氧化劑分別在兩個不同的區(qū)域發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng),還原劑在負(fù)極上失去電子,氧化劑在正極上得到電子,用恰當(dāng)?shù)膶?dǎo)體構(gòu)成閉合回路,就產(chǎn)生電流。如圖為一個簡單的原電池裝置示意圖。(1)若A、B分別是鋁片和銅片,電解質(zhì)溶液為濃硝酸,此時負(fù)極是

;若電解質(zhì)溶液為燒堿溶液,此時負(fù)極是

,負(fù)極反應(yīng)為

。

采取合理的設(shè)計(jì),任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以被設(shè)計(jì)成一個原電池,讓本來還原劑、氧化劑之間直接接觸進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)分開來進(jìn)行。還原劑和氧化劑分別在兩個不同的區(qū)域發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng),還原劑在負(fù)極上失去電子,氧化劑在正極上得到電子,用恰當(dāng)?shù)膶?dǎo)體構(gòu)成閉合回路,就產(chǎn)生電流。如圖為一個簡單的原電池裝置示意圖。采取合理的設(shè)計(jì),任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以被設(shè)計(jì)成一個原電池,讓本來還原劑、氧化劑之間直接接觸進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)分開來進(jìn)行。還原劑和氧化劑分別在兩個不同的區(qū)域發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng),還原劑在負(fù)極上失去電子,氧化劑在正極上得到電子,用恰當(dāng)?shù)膶?dǎo)體構(gòu)成閉合回路,就產(chǎn)生電流。如圖為一個簡單的原電池裝置示意圖。(3)若A、B均為鉑片,電解質(zhì)溶液為KOH溶液,分別從A、