资源简介

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教学目标
本节重点
化学能转化为电能的装置特点及原理。
本节难点
化学能转化为电能的装置特点及原理。
1．能举出化学能转化为电能的实例，辨识简单原电池的正负极及正负极上发生的化学反应类型。
2．知道原电池概念及原电池工作原理是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，知道构成原电池的条件。
导入
你知道吗？
我们的生活很难离开电，电是从哪来的？
获取电源的途径！
火力发电
核电站
水力发电
风力发电
01
火力发电
一、火力发电
探究学习
1.我们日常使用的电能主要来自火力发电
我们日常使用的电能主要来自火力发电。火力发电是通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。其中，燃烧（氧化还原反应）是关键。
一、火力发电
探究学习
2.火力发电：化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。
化学能
燃料燃烧
热能
蒸汽轮机
机械能
发电机
电能
直接？
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
弊端
煤炭
02
原电池原理
二、原电池原理
实验探究
要想使氧化还原反应释放的能量直接转化为电能，就要设计一种装置，使反应中的电子转移在一定条件下形电流。化学电池就是这样一种装置。
(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。
【实验6-3】
二、原电池原理
实验探究
1.实验探究——锌铜原电池原理
二、原电池原理
探究学习
1.实验探究——锌铜原电池原理
序号 实验步骤 实验装置 现象 结论或解释
Ⅰ 将锌片、铜片插入 盛稀硫酸的烧杯中，观察现象。
Ⅱ 用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象
Ⅲ 用导线在锌片和铜片间串联一个电流表G ，观察电流表指针是否偏转。
铜片（锌片）上有气泡，电流计指针偏转

锌片表面有气泡，铜片表面没有气泡
Zn+2H+ = Zn2++H2↑，铜与稀硫酸不反应
锌片、铜片表面都有气泡
锌失去电子，经导线流向铜片，H+在铜片上得到电子还原成H2。
二、原电池原理
实验探究
2.原电池
⑴定义：把化学能转化为电能的装置
⑵本质：有自发的氧化还原反应
二、原电池原理
探究学习
3.原电池的工作原理
Cu片——正极
2H＋＋2e－＝H2↑
Zn片——负极
Zn－2e－＝Zn2＋
总反应方程式：
Zn＋2H＋＝Zn2＋＋ H2↑
还原反应
氧化反应
电子导体
电子：由负极经导线到正极
电流：由正极经导线到负极
离子导体
阳离子 正极
阴离子 负极
二、原电池原理
探究学习
4.实验探究原电池形成条件
Zn
Cu
稀硫酸
Zn
石墨
稀硫酸
Zn
木条
稀硫酸
金属与非金属导体（石墨）
负极：较活泼的金属
正极：较不活泼的金属、石墨等
二、原电池原理
探究学习
4.实验探究原电池形成条件
更换电解质
电极需插进电解质溶液或熔融态中
二、原电池原理
探究学习
4.实验探究原电池形成条件
硫酸铜
稀硫酸
Zn Cu
必须形成闭合回路
例题
【例1】下列哪些装置能构成原电池？
A
B
C
D
E
√
√
F
√
稀硫酸
Zn
Fe
稀硫酸
Ag
Cu
A
稀硫酸
Zn
Cu
√
Zn
H2SO4溶液
G
你知道吗？
如何设计电池呢？
氧化还原反应
氧化反应
还原反应
分开进行
形成
闭合回路
原电池
03
设计原电池
三、设计原电池
探究学习
1.设计原电池的基本思路
还原剂 ＋ 氧化剂＝氧化产物＋还原产物
（失电子）
（得电子）
负极反应物
负极材料
正极反应物
正极材料
负极
正极
离子导体
电子导体
三、设计原电池
探究学习
2.将反应Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu，设计为原电池。
Fe
①依据反应式确定电极材料
Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu
1 ×
Fe－2e－＝Fe2＋
氧化反应
负极
Cu2＋＋2e－＝Cu
1 ×
还原反应
正极
Cu
三、设计原电池
探究学习
2.将反应Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu，设计为原电池。
②判断电解质溶液
Cu2＋＋2e－＝Cu
Fe
Cu
Fe－2e－＝Fe2＋
Cu2＋
Cu2＋
CuSO4溶液
CuCl2溶液
三、设计原电池
探究学习
【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
参考图6-8所示水果电池，自选水果及相关
用品，制作水果电池。
（2）简易电池
参考图6-9，制作简易电池，并试验和比较不
同材料作电极的效果。
（3）设计演示原电池的趣味实验
利用发光二极管、电子音乐卡或小电动机等，
设计一个演示原电池的趣味实验（如电压不足，可将几个电池串联起来）。
探究
简易水果电池的制作
三、设计原电池
探究学习
3.简易水果电池的制作
水果电池
三、设计原电池
探究学习
3.简易水果电池的制作
超级柠檬电池
请你说说！
无处不在的电池！
普通干电池
手机电池
钮扣电池
笔记本电脑专用电池
心脏起搏器电池
氢氧燃料电池
04
化学电源
一、化学电源
探究学习
1.一次电池
电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)
负极（锌筒）：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反应
正极（石墨棒）：MnO2 得电子 还原反应
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。
一、化学电源
探究学习
2.二次电池(充电电池)
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,从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为电能）的循环。
①铅蓄电池
一、化学电源
探究学习
2.二次电池(充电电池)
①铅蓄电池
负极: Pb +SO42- - 2e- = PbSO4
正极: PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O
正极：PbO2
负极：Pb
电解质：H2SO4溶液
氧化反应
正负极材料
Pb + PbO2 + 4H+ +2SO42- 2PbSO4 + 2H2O
放电
充电
还原反应
一、化学电源
探究学习
2.二次电池(充电电池)
②锂电池
负极：Li - e- = Li+
正极：MnO2 + e- = MnO2-
总反应式：Li + MnO2 = LiMnO2
一、化学电源
对比探究
2.二次电池(充电电池)
③锂离子电池
负极材料：嵌锂层状石墨(LixC6 )
正极材料：钴酸锂(Li1-xCoO2)
电解液：锂导电有机电解液
正极：
负极：
LixC6 － xe－＝ 6C+xLi+
Li1-xCoO2+xe-+xLi+ ＝LiCoO2
你知道吗？
你知道冬奥会的氢腾燃料电池汽车吗？
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。
一、化学电源
探究学习
3.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
氢氧燃料电池
一、化学电源
探究学习
3.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
氢氧燃料电池
正极：
负极：
2H2 – 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
总反应：
2H2 + O2 = 2H2O
小结
练习
1.如图所示，下列对于该原电池的叙述正确的是( )
A.铜是负极，铜片上有气泡产生
B.铜片质量逐渐减小
C.电流从锌片经导线流向铜片
D.氢离子在铜片表面被还原
D
2.如图所示，a的金属活动性在氢之前，b为碳棒。关于该装置的说法中，正确的是( )
A. a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应
B. 碳棒上有气体逸出，溶液中c(H＋)增大
C. 导线上有电流，电流方向a→b
D. 反应后a极质量减小
D

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