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(共34张PPT)
第一节 化学反应与能量变化
　 第2课时 化学反应与电能
人教版必修第二册
榆次一中 李金虎
学习目标
1．通过实验探究认识化学能与电能之间转化的实质。
2．理解原电池的概念及工作原理和构成条件。
3．了解干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。
4．能正确书写简单化学电源的电极反应式。
学习目标
1．通过原电池工作原理模型理解原电池工作原理，培养学生“证据推理与模型认知”的学科素养。
2．通过认识电能在生活中的重要作用，培养学生“科学态度与社会责任”的学科素养。
素养目标
情境引入
手机
航天神舟飞船
电灯
家用电器
生活中离不开电
电脑
教学过程
电的获取途径
我们日常使用的电能主要来自火力发电。
思考：火电厂是如何产生电能的？
发电原理又是什么？
教学过程
教学过程
思考：火力发电的过程能量是怎样转化的？
火力发电原理及过程
化学能
燃料燃烧
热能
蒸汽轮机
机械能
发电机
电能
教学过程
1、煤炭是不可再生资源，会造成能源危机
2、煤炭燃烧会产生污染性气体
3、转换环节多，能量损耗大，能量的利用率低
火力发电的弊端
化学能
燃料燃烧
热能
蒸汽轮机
机械能
发电机
电能
直接？
情境课堂
生活中的电池
铅蓄电池
干电池
纽扣电池
锂离子电池
锂离子电池
燃料电池
情境课堂
原电池的发明史
伽伐尼
1780年，意大利的医学家伽伐尼在偶然的情况下，以铜制的解剖刀碰触到置于铁盘內的青蛙，发现其立刻产生抽搐现象，因而认为有微电流流过，他主张是生物本身內在的自发电流。被认为是提出了原电池的雏形。

情境课堂
原电池的发明史
伽伐尼
　　 伏 打
意大利物理学家
伏打电池
-----电池的始祖
善于质疑的意大利物理学家伏打，提出了疑问：为什么只有青蛙腿与铜器和铁器接触时才发生抽搐？伏打用实验证明，两种活泼性不同的金属同时接触蛙腿，蛙腿才会抽搐，其原因是构成了原电池。
实验探究
【实验6-3】
（1）将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中， 观察现象。
（2）用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。
（3）如图6-6所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表， 观察电流表的指针是否偏转。
原电池的原理
实验探究
原电池的原理
实验探究
原电池的原理
教学过程
一、原电池
1. 定义：化学能转化为电能的装置
反应本质没有改变：
Zn+2H+=Zn2++H2↑
改变的是：
中间有电势差
（两个活性不同的电极）
氧化和还原反应在两个区域发生
形成电流
产生电能
Zn - 2e- = Zn2+
2H+ + 2e- = H2↑
2. 本质：氧化还原反应（电子转移）
教学过程
Cu
Zn
-
-
-
Zn2+
H+
H+
Zn－2e－=Zn2+
氧化反应
还原反应
负极：
阳离子
阴离子
SO42-
发生溶解
产生气泡
原电池总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑
外电路
内电路
3.工作原理
2H++2e－=H2↑
正极：
一、原电池
电子不下水
离子不上岸
实验探究：构成原电池的条件
（可以）
（可以）
（可以）
（不可以）
负极：较活泼的金属
正极：较不活泼的金属、石墨等
实验一：
形成条件一：活泼性不同的两个电极
实验探究：构成原电池的条件
实验二：
（可以）
（不可以）
形成条件二：电极需浸入电解质溶液中
实验探究：构成原电池的条件
实验三：
（可以）
（不可以）
形成条件三：必须形成闭合回路
实验探究：构成原电池的条件
实验四：
（可以）
（不可以）
形成条件四：能自发进行的氧化还原反应
情境引入
生活中离不开电
4.原电池构成条件
① 两种活泼性不同的金属作电极 （或其中一种为能导电的非 金属，如“碳棒”、“石墨”）
② 电解质溶液
③ 形成闭合回路
④ 能自发进行氧化还原反应
一、原电池
两极一液一回路一反应
晋中市高中化学“空中课堂”
1.“储存”在物质内部的化学能可通过原电池转化为电能,如图所示是某同学设计的几种装置,其中能构成原电池的是 (　　)
A. ③⑤⑦ B. ①④⑤ C. ④⑤⑦ D. ②⑤⑥
学以致用
A
晋中市高中化学“空中课堂”
由此可判断这四种金属的活动性顺序是 (　 　)
A. a>b>c>d B. b>c>d>a C. d>a>b>c D.a>b>d>c
实验 装置
部分 实验 现象 a极质量减小, b极质量增大 b极有气体产生, c极无变化 d极溶解, c极有气体产生 电流从a极流向d极
2.有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:
C
学以致用
晋中市高中化学“空中课堂”
教学过程
5. 判断原电池正负极方法
判断依据 负极 正极
电极材料
电子流向
电极反应
电极现象
溶液中离子流向
不活泼金属或非金属导体
活泼金属
电子流入
电子流出
还原反应
氧化反应
电极增重或产生气体
电极减轻
阳离子流向正极
阴离子流向负极
电流流向
电流流入
电流流出
晋中市高中化学“空中课堂”
请将反应: Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ 设计成原电池，负极材料、正极材料，以及电解质溶液分别是什么？写出电极反应式，画出原电池装置图。
学以致用
氧化反应：Fe-2e- = Fe2＋ 故只能用铁做负极
还原反应：Cu2＋+2e- =Cu，
故正极材料只需要活泼性比铁弱即可，如：铜、银、石墨等
电解质溶液：必须含有Cu2＋，为可溶性铜盐。如:CuSO4溶液、CuCl2溶液
建模
6. 原电池设计
请将反应:Fe+2Fe3+=3Fe2+ 设计成原电池，负极材料、正极材料，以及电解质溶液分别是什么？写出电极反应式，画出原电池装置图。
学以致用
负极反应：Fe-2e- = Fe2＋ 故只能用铁做负极
正极反应：2Fe3++2e- =2Fe2+，
故正极材料只需要活泼性比铁弱即可，如：铜、银、石墨等
电解质溶液：必须含有Fe3+，为可溶性铁盐如:FeCl3溶液
7. 原电池原理的应用
① 制作化学电源
② 判断金属活动性的强弱
③ 加快反应速率
例如: 实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4 以加快反应速率。
④ 揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀
钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀
教学过程
科学探究
简易电池的设计与制作
【目的】根据原电池原理，设计和制作简易电池，体会原电池的构成要素。
【用品】水果（苹果、柑橘或柠檬等），食盐水，滤纸，铜片、铁片、铝片等金属片，石墨棒，导线，小型用电器（发光二极管、电子音乐卡或小电动机等），电流表。
【实验】（1）水果电池 （2）简易电池
科学探究
超级柠檬电池
教学过程
二、常见的化学电源
1、一次电池
(1)特点：电池放电后不能充电
(2)锌锰干电池
①锌筒为负极，电极反应是Zn - 2e- = Zn2+。
②石墨棒为正极，二氧化锰是氧化剂。
③NH4Cl糊的作用是作电解质溶液。
石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。在使用过程中，电子由锌筒（负极）流向石墨棒（正极），锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原，电池电压逐渐降低，最后失效。这种电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。
教学过程
2．二次电池(充电电池)
（1）特点：放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
（2）能量转化：
（3）实例：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。
（4）应用：汽车；手机、笔记本电脑
锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。
教学过程
科学·技术·社会
发展中的燃料电池
燃料电池是一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。当以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳。与常规发电厂相比，其二氧化碳排放量明显降低。燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，这时电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用。
燃料电池的供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领城有广阔的应用前景。
课堂小结
原电池
构成条件
定义
实质
工作原理
应用
正负极的判断
课后小任务
课后分小组，通过网络、书籍等渠道，调查了解不同类型电池的性能、结构、特点、应用范围及发展历史，选2-3类列表比较，并结合其发展的前景，谈谈你对研发新型电池意义的理解。
感 谢 倾 听　

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