資源簡介

(共34張PPT)
第一節 化學反應與能量變化
　 第2課時 化學反應與電能
人教版必修第二冊
榆次一中 李金虎
學習目標
1．通過實驗探究認識化學能與電能之間轉化的實質。
2．理解原電池的概念及工作原理和構成條件。
3．了解干電池、充電電池、燃料電池等發展中的化學電源的特點。
4．能正確書寫簡單化學電源的電極反應式。
學習目標
1．通過原電池工作原理模型理解原電池工作原理，培養學生“證據推理與模型認知”的學科素養。
2．通過認識電能在生活中的重要作用，培養學生“科學態度與社會責任”的學科素養。
素養目標
情境引入
手機
航天神舟飛船
電燈
家用電器
生活中離不開電
電腦
教學過程
電的獲取途徑
我們日常使用的電能主要來自火力發電。
思考：火電廠是如何產生電能的？
發電原理又是什么？
教學過程
教學過程
思考：火力發電的過程能量是怎樣轉化的？
火力發電原理及過程
化學能
燃料燃燒
熱能
蒸汽輪機
機械能
發電機
電能
教學過程
1、煤炭是不可再生資源，會造成能源危機
2、煤炭燃燒會產生污染性氣體
3、轉換環節多，能量損耗大，能量的利用率低
火力發電的弊端
化學能
燃料燃燒
熱能
蒸汽輪機
機械能
發電機
電能
直接？
情境課堂
生活中的電池
鉛蓄電池
干電池
紐扣電池
鋰離子電池
鋰離子電池
燃料電池
情境課堂
原電池的發明史
伽伐尼
1780年，意大利的醫學家伽伐尼在偶然的情況下，以銅制的解剖刀碰觸到置于鐵盤內的青蛙，發現其立刻產生抽搐現象，因而認為有微電流流過，他主張是生物本身內在的自發電流。被認為是提出了原電池的雛形。

情境課堂
原電池的發明史
伽伐尼
　　 伏 打
意大利物理學家
伏打電池
-----電池的始祖
善于質疑的意大利物理學家伏打，提出了疑問：為什么只有青蛙腿與銅器和鐵器接觸時才發生抽搐？伏打用實驗證明，兩種活潑性不同的金屬同時接觸蛙腿，蛙腿才會抽搐，其原因是構成了原電池。
實驗探究
【實驗6-3】
（1）將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中， 觀察現象。
（2）用導線連接鋅片和銅片，觀察、比較導線連接前后的現象。
（3）如圖6-6所示，用導線在鋅片和銅片之間串聯一個電流表， 觀察電流表的指針是否偏轉。
原電池的原理
實驗探究
原電池的原理
實驗探究
原電池的原理
教學過程
一、原電池
1. 定義：化學能轉化為電能的裝置
反應本質沒有改變：
Zn+2H+=Zn2++H2↑
改變的是：
中間有電勢差
（兩個活性不同的電極）
氧化和還原反應在兩個區域發生
形成電流
產生電能
Zn - 2e- = Zn2+
2H+ + 2e- = H2↑
2. 本質：氧化還原反應（電子轉移）
教學過程
Cu
Zn
-
-
-
Zn2+
H+
H+
Zn－2e－=Zn2+
氧化反應
還原反應
負極：
陽離子
陰離子
SO42-
發生溶解
產生氣泡
原電池總反應：Zn+2H+=Zn2++H2↑
外電路
內電路
3.工作原理
2H++2e－=H2↑
正極：
一、原電池
電子不下水
離子不上岸
實驗探究：構成原電池的條件
（可以）
（可以）
（可以）
（不可以）
負極：較活潑的金屬
正極：較不活潑的金屬、石墨等
實驗一：
形成條件一：活潑性不同的兩個電極
實驗探究：構成原電池的條件
實驗二：
（可以）
（不可以）
形成條件二：電極需浸入電解質溶液中
實驗探究：構成原電池的條件
實驗三：
（可以）
（不可以）
形成條件三：必須形成閉合回路
實驗探究：構成原電池的條件
實驗四：
（可以）
（不可以）
形成條件四：能自發進行的氧化還原反應
情境引入
生活中離不開電
4.原電池構成條件
① 兩種活潑性不同的金屬作電極 （或其中一種為能導電的非 金屬，如“碳棒”、“石墨”）
② 電解質溶液
③ 形成閉合回路
④ 能自發進行氧化還原反應
一、原電池
兩極一液一回路一反應
晉中市高中化學“空中課堂”
1.“儲存”在物質內部的化學能可通過原電池轉化為電能,如圖所示是某同學設計的幾種裝置,其中能構成原電池的是 (　　)
A. ③⑤⑦ B. ①④⑤ C. ④⑤⑦ D. ②⑤⑥
學以致用
A
晉中市高中化學“空中課堂”
由此可判斷這四種金屬的活動性順序是 (　 　)
A. a>b>c>d B. b>c>d>a C. d>a>b>c D.a>b>d>c
實驗 裝置
部分 實驗 現象 a極質量減小, b極質量增大 b極有氣體產生, c極無變化 d極溶解, c極有氣體產生 電流從a極流向d極
2.有a、b、c、d四個金屬電極,有關的實驗裝置及部分實驗現象如下:
C
學以致用
晉中市高中化學“空中課堂”
教學過程
5. 判斷原電池正負極方法
判斷依據 負極 正極
電極材料
電子流向
電極反應
電極現象
溶液中離子流向
不活潑金屬或非金屬導體
活潑金屬
電子流入
電子流出
還原反應
氧化反應
電極增重或產生氣體
電極減輕
陽離子流向正極
陰離子流向負極
電流流向
電流流入
電流流出
晉中市高中化學“空中課堂”
請將反應: Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ 設計成原電池，負極材料、正極材料，以及電解質溶液分別是什么？寫出電極反應式，畫出原電池裝置圖。
學以致用
氧化反應：Fe-2e- = Fe2＋ 故只能用鐵做負極
還原反應：Cu2＋+2e- =Cu，
故正極材料只需要活潑性比鐵弱即可，如：銅、銀、石墨等
電解質溶液：必須含有Cu2＋，為可溶性銅鹽。如:CuSO4溶液、CuCl2溶液
建模
6. 原電池設計
請將反應:Fe+2Fe3+=3Fe2+ 設計成原電池，負極材料、正極材料，以及電解質溶液分別是什么？寫出電極反應式，畫出原電池裝置圖。
學以致用
負極反應：Fe-2e- = Fe2＋ 故只能用鐵做負極
正極反應：2Fe3++2e- =2Fe2+，
故正極材料只需要活潑性比鐵弱即可，如：銅、銀、石墨等
電解質溶液：必須含有Fe3+，為可溶性鐵鹽如:FeCl3溶液
7. 原電池原理的應用
① 制作化學電源
② 判斷金屬活動性的強弱
③ 加快反應速率
例如: 實驗室制H2時，由于鋅太純，反應一般較慢，可加入少量CuSO4 以加快反應速率。
④ 揭示鋼鐵腐蝕的原因及防止鋼鐵的腐蝕
鋼鐵中含有碳，可與Fe組成原電池，發生原電池反應而使鋼鐵遭到腐蝕
教學過程
科學探究
簡易電池的設計與制作
【目的】根據原電池原理，設計和制作簡易電池，體會原電池的構成要素。
【用品】水果（蘋果、柑橘或檸檬等），食鹽水，濾紙，銅片、鐵片、鋁片等金屬片，石墨棒，導線，小型用電器（發光二極管、電子音樂卡或小電動機等），電流表。
【實驗】（1）水果電池 （2）簡易電池
科學探究
超級檸檬電池
教學過程
二、常見的化學電源
1、一次電池
(1)特點：電池放電后不能充電
(2)鋅錳干電池
①鋅筒為負極，電極反應是Zn - 2e- = Zn2+。
②石墨棒為正極，二氧化錳是氧化劑。
③NH4Cl糊的作用是作電解質溶液。
石墨棒作正極，氯化銨糊作電解質溶液，鋅筒作負極。在使用過程中，電子由鋅筒（負極）流向石墨棒（正極），鋅逐漸消耗，二氧化錳不斷被還原，電池電壓逐漸降低，最后失效。這種電池放電之后不能充電（內部的氧化還原反應無法逆向進行），屬于一次電池。
教學過程
2．二次電池(充電電池)
（1）特點：放電時所進行的氧化還原反應，在充電時可以逆向進行，使電池恢復到放電前的狀態。
（2）能量轉化：
（3）實例：鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。
（4）應用：汽車；手機、筆記本電腦
鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負極，跟用相同質量的其他金屬作負極相比較，使用壽命大大延長。
教學過程
科學·技術·社會
發展中的燃料電池
燃料電池是一種將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學能直接轉化為電能的電化學反應裝置，具有清潔、安全、高效等特點。燃料電池的能量轉化率可以達到80%以上。當以氫氣為燃料時，產物為水；以甲烷為燃料時，產物為水和二氧化碳。與常規發電廠相比，其二氧化碳排放量明顯降低。燃料電池與干電池或蓄電池的主要差別在于反應物不是儲存在電池內部，而是從外部提供，這時電池起著類似試管、燒杯等反應器的作用。
燃料電池的供電量易于調節，能適應用電器負載的變化，而且不需要很長的充電時間，在航天、軍事和交通等領城有廣闊的應用前景。
課堂小結
原電池
構成條件
定義
實質
工作原理
應用
正負極的判斷
課后小任務
課后分小組，通過網絡、書籍等渠道，調查了解不同類型電池的性能、結構、特點、應用范圍及發展歷史，選2-3類列表比較，并結合其發展的前景，談談你對研發新型電池意義的理解。
感 謝 傾 聽　

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