[高中教育]必修2第二-章第二节化学能与电能课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、教学目标,1、知识与技能：,（1）知道原电池是一种化学能转化为电能的装置，知道电池的化学反应基础是氧化还原反应。通过实验2-4让学生初步认识原电池；,（2）通过科学探究，能描述原电池概念、原理、组成及应用，会判断电极。会判断电流方向、电子流动的方向、离子流动的方向。会书写铜锌原电池的电极反应式；,（3）能用日常生活中的材料制作简易水果电池；,（4）能举例说明化学能与电能的转化关系及其应用。初步认识传统干电池（锌锰电池）及常见的新型电池（如可充电电池等）。,2、过程与方法：,（1）通过分析火力发电的原理及利弊，建立“将化学能直接转化为电能”的新思路，通过对氧化还原反应的本质的分析，提出实现新思路的各种推测和猜想等，培养创新思维能力；,第二节 化学能与电能,一、教学目标第二节 化学能与电能,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、归纳总结”教学法,（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,2,化学电池作能源,以上器材都以什么作能源？,化学电池作能源以上器材都以什么作能源？,3,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。,应用最广泛、使,4,2001年我国发电量构成图,火力发电居于首位,2001年我国发电量构成图 火力发电居于首位,5,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：,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煤发,6,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,第二节 化学能与电能,若用火力发电每年可向空气中排放二氧化碳1亿吨，二氧,7,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,是氧化还原反应,有什么方法使氧化反应和还原反应分别,8,将Zn片插入H,2,SO,4,溶液中有什么现象？为什么？,将Cu片插入H,2,SO,4,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,+,H,2,SO,4,= Zn,SO,4,+ H,2,2e-,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：, 将Zn片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？ 将C,9,若将Zn片、Cu片用一导线连接再浸在H,2,SO,4,溶液中，有什么现象？为什么？,将一Zn片、Cu片平行插入H,2,SO,4,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H,2,放出, 若将Zn片、Cu片用一导线连接再浸在H2SO4溶液中，有,10,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Zn,2+,思考2：,即,锌片:,Zn - 2e,-,= Zn,2+,铜片：,2H,+,+ 2e,-,= H,2,（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：,Zn失去的电子如何传递到Cu片上,11,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, 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,12,用一干电池连接电流表验证电子流向，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,用一干电池连接电流表验证电子流向，确定Zn片、Cu片,13,氧化反应,Zn-2e,-,=Zn,2+,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,-,=H,2,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,2H,+,+2e,-,=H,2,Zn2e,-,=Zn,2+,Zn+2H,+,=Zn,2+,+H,2,Zn+H,2,SO,4,=ZnSO,4,+H,2,(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,氧化反应Zn-2e-=Zn2+ 铜锌原电池电解质溶液失e-,14,归纳:原电池的工作原理,负极：,失去电子，,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”,归纳:原电池的工作原理负极：失去电子，发生氧化反应正极：得到,15,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,-, H,2,负极： Zn2e,-, Zn,2+,(4)总反应式：,Zn+ 2H,+, Zn,2+,+ H,2,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）,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,16,负极：较活泼的金属,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,负极：较活泼的金属下列装置是否为原电池?为什么?（可以）（可,17,（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?,（可以）（不可以）形成条件二：要有电解质溶液,且电极需下列装,18,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,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,19,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,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,20,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？,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,21,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,在一 瓣橘子上相隔0.5cm分别插一小铜片实践活动铝,22,A,B,C,D,E,F,M,N,练习：,O,H,2,SO,4,下列哪几个装置能形成原电池？若是原电池,请标出正负极,CuSO,4,ABCDEFMN练习：OH2SO4 下列哪几个装置能形成原,23,写出下列原电池的电极反应、总反应式,1、CuFe与稀硫酸,2、Zn石墨与稀硫酸,3、Fel与稀盐酸,4、CuZn与CuCl,2,溶液,5、FeZn与一个西红柿,6、Cu石墨与FeCl,3,溶液,7、FeZn与CuCl,2,溶液,写出下列原电池的电极反应、总反应式1、CuFe与稀硫酸,24,高中教育必修2第二-章第二节化学能与电能课件,25,你知道了吗？,哈哈！化学也能解决医学问题？,你知道了吗？哈哈！化学也能解决医学问题？,26,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:,复习回忆,原电池“负极出电子，电子回正极”必发生必发生原电池的工作原理,27,简单原电池的正负极和电子流向,氧化反应,Zn-2e=Zn,2+,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,-,=H,2,阴离子,阳离子,负极,正极,阳离子,简单原电池的正负极和电子流向氧化反应Zn-2e=Zn2+,28,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,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,29,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,电流流入的极,电流流出的极,负极,正极,总结：,原电池正负极的判断方法 微观判断电子流出的极负极较活泼,30,（1）干电池,锌锰电池：,属于一次性电池，,其负极反应为：,正极反应为 2NH,4,+,+ 2e,-,2NH,3,+ H,2,广泛用于卡式录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等。,Zn Zn,2+,+ 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,（1）干电池锌锰电池：属于一次性电池，Zn,31,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。,随着用电器朝着 体积小、性能好,32,铅蓄电池：,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,一层棕褐色的PbO,2,，负极板是海绵状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中。,（2）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。,汽车用蓄电池,铅蓄电池：最早使用的充电电池，它是用硬橡（2）充电电池：,33,铅蓄电池电极反应：,负极：Pb + SO,4,2-,2e-PbSO,4,正极：,PbO,2,+ 4H,+,+ SO,4,2-,+ 2e,-,PbSO,4,+ 2H,2,O,铅蓄电池充电和放电的总化学方程式：,PbO,2,+ Pb + 2H,2,SO,4,2PbSO,4,+ 2H,2,O,放电,充电,铅蓄电池电极反应：铅蓄电池充电和放电的总化学方程式：放电,34,镍镉充电电池：,它是一种体积少，具有残留性,记忆的充电电池，可重复使用500次以上。它,以,Cd,为,负极,，,NiO(OH),为正极，,KOH,为电解,质。广泛用于,收录机、无线对讲机、电子闪光,灯、电动剃须刀,等，但有毒，废弃不回收会严,重污染环境。,锂离子电池：,它是新一代可充电的绿色电池，,现已成为,笔记本电脑、移动电话、摄像机,等,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,镍镉充电电池：它是一种体积少，具有残留性锂离子电池：它是新一,35,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，活性炭电极等。燃料电池由3个主要部分组成：,燃料电极（负极）；电解质溶液；空气氧气电极（正极）,。,（3）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,它是一种高效、环境友好的发电装置。它的电极材料一般为,36,2、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.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H,2,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,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,37,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,练习：把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸B,38,高中教育必修2第二-章第二节化学能与电能课件,39,1. 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,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,40,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 Fe,3+,= Cu,2+,+ 2Fe,2+,设计成原电池。,你有哪些可行方案?,Cu：,Cu 2e,-,= Cu,2+,比,Cu,不活泼的金属或石墨,Fe,2,(SO,4,),3,、FeCl,3,等,负极：,正极：,电解质溶液：,练一练,2Fe,3+,+ 2e,-,= 2Fe,2+,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,41,