人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件课件

1.熟悉能源的分类和化学能与电能的转化关系。2.理解原电池的概念及工作原理。3.理解原电池的构成条件。第2节化学能与电能学习目标学习目标第1课时原电池化学能转化为电能人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件1.熟悉能源的分类和化学能与电能的转化关系。第2节 化学能与1 电能是电能是现代社会中应用应用最广泛，使用最方便、污染最小的二次能源最广泛，使用最方便、污染最小的二次能源，又称电力又称电力。例如，日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机这一切都依赖于电池的应用。那么，电池的电能是如何产生的呢？这就让我们用化学知识揭开电池这个谜。一一.能源分能源分类 电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小2二、化学能与电能的相互转化二、化学能与电能的相互转化1.火力发电火力发电化学能化学能间接接转化化为电能能我国目前发电总量构成我国目前发电总量构成分析教材图分析教材图2-82-8，火力发电的原理是什么？火力发电的原理是什么？化石燃料化石燃料化学能化学能燃燃烧蒸汽蒸汽发电机机热能能机械能机械能电能能二、化学能与电能的相互转化1.火力发电化学能间接转化为3火力发电有什么利和弊？火力发电有什么利和弊？利利弊弊技技术成熟成熟我国煤炭我国煤炭资源丰富源丰富,燃料廉价易得燃料廉价易得投投资较少，建厂快少，建厂快化石燃料不可再生，面化石燃料不可再生，面临枯竭枯竭产生生SO2、NO2等等污染气体染气体，导致酸雨等致酸雨等污染染排出大量的温室效排出大量的温室效应气体气体.能量能量转换环节多、多、效率低，造成效率低，造成资源浪源浪费火力发电有什么利和弊？利弊技术成熟化石燃料不可再生，面临枯4 火力火力发电利用煤的燃利用煤的燃烧这一氧化一氧化还原反原反应，在燃在燃烧时，还原原剂失的失的电子直接由氧化子直接由氧化剂得到，不存在得到，不存在电子的定向移子的定向移动，需需要要经过一系列能量一系列能量转换才能将氧化才能将氧化还原反原反应的化学能的化学能转换为电能；那么能否能；那么能否发明明一种装置将氧化一种装置将氧化还原反原反应中的中的电子子转移移转化化为电子的定向移子的定向移动，从而使化学能直接从而使化学能直接转化化为电能呢？能呢？人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件思 考 火力发电利用煤的燃烧这一氧化还原反应，5实践活动：自制电池实践活动：自制电池水果电池。如下图：水果电池。如下图：人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件实践活动：自制电池水果电池。如下图：人教版必修二第二节：6【实验探究探究一一】实验现象象：发生反应：发生反应：Zn+2HZn+2H+ZnZn2+2+H+H2 2，反应中，反应中ZnZn失电子变成失电子变成ZnZn2+2+进入进入溶液，溶液，溶液中的溶液中的H H+在在ZnZn单质表面直接得电子变成单质表面直接得电子变成H H2 2逸出，逸出，化学能转化为化学能转化为 。有没有办法让这种电子的转移变成电子的定向移动从而产生电流？有没有办法让这种电子的转移变成电子的定向移动从而产生电流？锌片上有气泡片上有气泡,铜片上无明片上无明显现象。象。把把锌片和片和铜片分片分别插入到稀插入到稀H H2 2SOSO4 4中中,观察察现象。象。思考与交流一：思考与交流一：热能热能人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件【实验探究一】实验现象：发生反应：Zn+27【实验探究探究二二】用用导线把把锌片和片和铜片片连接起来，接起来，插入到稀插入到稀H H2 2SOSO4 4中中,观察察现象。象。铜片上有气泡片上有气泡产生；生；锌片加速溶解，表面片加速溶解，表面无气无气泡泡产生生。实验现象实验现象：思考与交流二：思考与交流二：通通过实验现象分析，当把用象分析，当把用导线连接的接的锌片和片和铜片一同浸入稀硫酸中片一同浸入稀硫酸中时，较活活泼的的Zn失去失去电子被氧化子被氧化成成ZnZn2+2+进入溶液，入溶液，电子子由由锌片片通通过导线流向流向铜片片，溶液中的溶液中的H H+从从铜片片获得得电子被子被还原原成成氢气从气从铜片上逸出。如何通片上逸出。如何通过更直更直观的的实验现象来象来证明上述装置的明上述装置的导线中有中有电子的定向移子的定向移动呢？呢？人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件【实验探究二】用导线把锌片和铜片连接8 铜片上有气泡片上有气泡产生，生，锌片不断溶解，片不断溶解，无气泡，无气泡，电流表的指流表的指针发生偏生偏转。实验结论：导线中有中有电子的定向移子的定向移动，有，有电流通流通过。【实验探究探究三三】在探究二装置的在探究二装置的导线中中间接入一个接入一个电流表，流表，观察察电流表的指流表的指针是否偏是否偏转?A 实验现象象：通过这个装置，我们实现了把 的电子转移变成电子的定向移动，从而产生 ，化学能 转化为 。氧化还原反应氧化还原反应直接直接电能电能电流流人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件 铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，实验9 (1)(1)定义：定义：使使化学能化学能转化为转化为电能电能的的装置，叫做原电池。的的装置，叫做原电池。2.原电池原电池规定定负极：极：正极：正极：电子流出（或电流流进）的一极电子流出（或电流流进）的一极电子流进（或电流流出）的一极电子流进（或电流流出）的一极(2)工作原理(以ZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4原电池的为例分析）原电池的为例分析）人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件 (1)定义：使化学能转化为电能的的装置，叫做原电池。2.10负负极（极（极（极（较较活活活活泼泼）正极正极正极正极Zn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+2H2H+2e+2e-=H=H2 2还还原原原原剂剂(Zn)(Zn)失去失去失去失去电电子，子，子，子，发发生氧化反生氧化反生氧化反生氧化反应应氧化氧化氧化氧化剂剂(H(H+)在在在在铜铜极上极上极上极上得到得到得到得到电电子，子，子，子，发发生生生生还还原反原反原反原反应应电电子从子从子从子从负负极极极极锌锌片流出片流出片流出片流出流入正极流入正极流入正极流入正极铜铜片片片片经经外外外外电电路路路路HH+ZnZn2+2+SOSO4 42-2-电流方向：正极流方向：正极 负极极 外外外外电电路路路路 阳离子阳离子阳离子阳离子:移向正极移向正极移向正极移向正极 阴离子移向阴离子移向阴离子移向阴离子移向负负极极极极 负极（较活泼）正极Zn-2e-=Zn2+2H+2e-=H11原电池的工作原理图示注：电子不下河注：电子不下河(即不进入电解质溶液即不进入电解质溶液)，离子不上岸，离子不上岸(即只在电解质即只在电解质溶液中移动溶液中移动)。原电池的工作原理图示注：电子不下河(即不进入电解质溶液)，离12 原原电池化学反池化学反应的本的本质是是氧化氧化还原反原反应。通。通过原原电池装置使氧化反池装置使氧化反应和和还原反原反应分分别在两个不同在两个不同电极上极上进行行，两个，两个电极中，极中，较活活泼的金属（的金属（负极）极）发生氧化反生氧化反应，电子从子从较活活泼的金属（的金属（负极）流出极）流出,通通过导线流向流向较不活不活泼的金属或非金属的金属或非金属（正极）（正极），转移的移的电子子经过导线形成形成电流。流。思考：思考：原电池是由哪几部分组成的，构成原电池的条件又有哪些？认真分析下面四真分析下面四组对比比实验，你能得出构成原，你能得出构成原电池的条件池的条件吗？原电池化学反应的本质是氧化还原反应。通13（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件一：形成条件一：活泼性不同的两个电极活泼性不同的两个电极一般的，负极：较活泼的金属一般的，负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等正极：较不活泼的金属、石墨等(常只起导电常只起导电作用作用第一组实验第一组实验（可以）（可以）（可以）（不可以）形成条件一：一般的，负极：14（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件二：电极需插入形成条件二：电极需插入电解质溶液电解质溶液中中第二组实验第二组实验（可以）（不可以）形成条件二：电极需插入电解质溶液中第二组实15形成条件三：必须形成形成条件三：必须形成闭合回路闭合回路（不可以）（不可以）第三组实验第三组实验（可以）（可以）形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）第三组实验（可以）16第四组实验第四组实验 u（不可以）（不可以）形成条件四：必须具备形成条件四：必须具备一个自发进行的氧化还一个自发进行的氧化还原反应原反应（中学指放热的氧化还原反应）（中学指放热的氧化还原反应）（可以）（可以）人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件第四组实验 u（不可以）形成条件四：必须具备一个自发进行的氧17(3)(3)构成原电池的条件构成原电池的条件有两种活动性不同的金属（或能导电非金属）作电极。有两种活动性不同的金属（或能导电非金属）作电极。一般的，一般的，较活活泼金属金属为负极；极；较不活不活泼金属（或非金属（或非 金金 属）属）为正极正极常只起常只起导电作用。作用。电极材料均插入电解质溶液中。电极材料均插入电解质溶液中。一般的，酸、碱、一般的，酸、碱、盐溶液的某种成分能和溶液的某种成分能和负极极发生氧化生氧化还原反原反应两极相连形成闭合电路。两极相连形成闭合电路。能自发发生的氧化还原反应能自发发生的氧化还原反应（指放热的氧化还原反应）。（指放热的氧化还原反应）。人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件(3)构成原电池的条件有两种活动性不同的金属（或能导电非金18【实践活动实践活动】根据构成原电池的条件可知：利用水果如苹根据构成原电池的条件可知：利用水果如苹果、柑橘、柠檬或番茄等如何在家制作原电池？果、柑橘、柠檬或番茄等如何在家制作原电池？人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件【实践活动】根据构成原电池的条件可知：利用水19例1.如图装置中，明显有电流产生的是()解解析析：A项中酒精不是电解质溶液，不能构成原电池；B项中的两电极材料与电解质溶液不能发生自发的氧化还原反应，因而也不能构成原电池；D项中的装置没有构成闭合回路，不能构成原电池；只有C选项中的装置符合原电池的构成条件。C人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件例1.如图装置中，明显有电流产生的是()解析：A项中酒精20例2.2019河南省实验中学高一检测关于原电池及其电极名称的下列叙述中正确的是（）A.原电池的正极和负极必须是两种活动性不同的金属B.正极上发生还原反应，一定产生气体C.电子流出的一极为负极D.阴离子在电解质溶液中向正极移动解析：A错，构成原电池正极和负极的必须是两种活动性不同的电极，可以是两种不同金属，也可以是一种金属、一种非金属。B错，原电池中正极上发生还原反应，但不一定产生气体。C对，原电池中电子流出的一极为负极，电子由负极流向正极。D错，原电池放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动。C人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件例2.2019河南省实验中学高一检测关于原电池及其电极21例3.由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是_。(2)装置乙中正极的电极反应式是_。(3)装置丙中溶液的pH变化是_。(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是_。人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件例3.由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。装置现22解解析析：据装置甲知活动性：AB，A作负极，电极反应式为A2e=A2；据装置乙知活动性：BC，正极反应式为Cu22e=Cu；据装置丙知活动性：DA，正极反应式为2H2e=H2，故c(H)减小，pH增大。据甲、乙、丙知活动性强弱顺序：DABC。答案答案：(1)A2e=A2(2)Cu22e=Cu(3)变大(4)DABC人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件解析：据装置甲知活动性：AB，A作负极，电极反应式为A223人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第24解析：原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。a极质量减小，b极质量增加，这说明a电极是负极，失去电子，b电极是正极，溶液中的铜离子得到电子，则金属性ab。b极有气体产生，c极无变化，说明金属性bc。d极溶解，c极有气体产生，说明d电极是负极，c电极是正极，溶液中的氢离子放电，生成氢气，则金属性dc。电流计指示在导线中电流从a极流向d极，这说明d电极是负极，a电极是正极，则金属性da。综上所述，四种金属的活动性顺序是dabc。答案：C人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件解析：原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电25C人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件C人教版必修二第二节：原电池的工作原理及构成条件人教版必修二26例6.(2018天津高一检测)下列设备工作时，将化学能转化为电能的是解析A项，锂离子电池是把化学能转化为电能，故正确；B项，太阳能集热器是把太阳能转化为热能，故错误；C项，燃烧是放热反应，是把化学能转化为热能，故错误；D项，硅太阳能电池是把太阳能转化为电能，故错误。12345ABCD锂离子电池太阳能集热器燃气灶硅太阳能电池6例6.(2018天津高一检测)下列设备工作时，将化学能转化例7.(2019吉安适应性测试)如图为某兴趣小组制作的番茄电池，下列说法正确的是A.电子由铜通过导线流向锌B.该装置是将电能转化为化学能的装置C.锌电极发生氧化反应D.电流由锌通过导线流向铜12345解析A项，铜作正极，锌作负极，因此电子由锌通过导线流向铜，故错误；B项，该装置将化学能转化为电能，故错误；C项，锌作负极失去电子，发生氧化反应，故正确；D项，电子与电流的方向相反，因此电流由铜极流向锌极，故错误。6例7.(2019吉安适应性测试)如图为某兴趣小组制作的番茄例8.下列装置能将化学能转化为电能的是12345解析A、C项装置中的两个金属电极相同，不能构成原电池，错误；B项，该装置符合原电池的构成条件，Zn作负极，Cu作正极，该装置能将化学能转化为电能，正确；D项，该装置不能形成闭合回路，所以不能构成原电池，错误。6例8.下列装置能将化学能转化为电能的是12345解析A、C