归纳与整理教学实录

必修2 第二章：化学反应与能量

第二节、化学能与电能

教学目的：理解原电池原理，树立能量转化的观点。正确判断原电池的两极，熟练书写电极反应式，分析、设计较简单的原电池。

通过各种电池在各个领域的应用原理分析及废旧电池对环境的危害，使学生了解社会、关心生活、关注环境。

通过观察实验，现象分析，设疑诱导，培养学生的实验观察能力、分析能力、逻辑推理能力和自学能力。

教学重点：原电池原理。

教学方法：实验探究法、讨论法。

课时安排：4课时

教学内容：

引言：

从能量转换角度看分析：“一种能量可以转化为另一种能量，能量也是守恒的；化学能是能量的一种形式，它同样可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等”，

利用煤、石油、天然气等自然界蕴藏量极其丰富的化石燃料发电称为火力发电。汽轮机发电又称蒸汽发电，它利用燃料在锅炉中燃烧产生蒸汽，用蒸汽冲动汽轮机，再由汽轮机带动发电机发电。这种发电方式在火力发电中居主要地位，占世界火力发电总装机的95％以上。

中国煤炭资源丰富，是世界上最大的煤炭生产国和消费国，也是世界上少数几个以煤炭为主要一次能源的国家之一，煤炭的主要特点及燃煤发电对环境的影响：

存在的优点：

1）

我们国家煤炭资源丰富，廉价方便。

2）

电能清洁安全，又快捷方便，节省时间。存在的缺点：

1）

排出大量的温室效应气体。2）

有废气。

3）

可能导致酸雨。

4）

废料：煤灰炭渣里面也少不了有毒金属和致癌化合物。5）

废水。

6）

能量转化效率低。

能否将化学能直接转化为电能？ 一、化学能转变成电能

[引

课]：今天我们来一起讨论氧化还原反应在实际中的应用——原电池；

原电池在当今生产、生活和科技发展中广泛的用途，尽管这些电池大小、用途、功效各有不同，但设计原理是相同的。

[复习提问]：氧化还原反应的特征是什么？氧化还原反应的本质是什么？

（答）元素化合价发生升降（答）电子的转移

[设

问]：Mg条在空气中燃烧现象如何？过程中发生的能量变化有哪些？

（答）发出耀眼的强光，同时放出大量的热；（答）化学能转变为光能、化学能转变为热能，Mg直接失电子给氧。

设想如果把Mg失去的电子通过导线递给氧，在导线中不就有电流产生吗？该过程就是化学能转变成电能了。那么到底通过何种途径、何种装置来实现这种转变呢？

1、

原电池工作原理：

1）、定义：

原电池是将化学能转变为电能的装置．

[演示实验]：

锌片放入稀硫酸中；

铜片放入稀硫酸中；

锌片放在铜片上一起浸入稀硫酸中；

锌片、铜片用导线连在灵敏电流计上观察实验现象? 陕西勉县武侯中学

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必修2 第二章：化学反应与能量

描述现象、分析讨论、现象解释原电池组成条件？

a、

溶液相同，电极变化：

b、

电极相同，溶液变化：

c、

断路：

思考：原电池装置构成必须具备哪些条件？

2）、原电池组成条件：

（-）较活泼的金属

（a）电极

（+）较不活泼的金属或非金属

（b）电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化—还原反应）

（c）闭合回路（或在溶液中接触）

(d )氧化还原反应能自发进行

3）原电池原理：

电子（导线）

（输出电子）负极Zn

正极Ｃｕ（流入电子）

Zn-2e=Zn2+ （氧化反应）

ｅ

（（还原反应）

2H++2e=H2↑

．．．．Zn2+

ｅZn2+．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

．．．．

ｅZn2+ 2+2- Zn．．SO4．．．．．．ｅ．．．．．．．．．．．Zn2+

Zn2+．．H+．．．．．．．．ｅ．．．．．．

．．．．Zn2+．．．Zn2+．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

氧化反应

（-）：

Zn-2e=Zn2+

电极反应

还原反应（+）：

2H++2e=H2↑ ： 电池总反应：Zn+2H+=H2+ 2↑+ Zn练习：Fe CuSO4

溶液

Ｃ

[板

书] ： 外电路：电子：负极

正极

微粒流向：

内电路：离子：阳离子向正极移动；

阴离子向负极移动。

[小

结]：

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必修2 第二章：化学反应与能量

原电池是一种负极流出电子，发生氧化反应，正极流入电子，发生还原反应，从而实现化学能转换为电能的装置。

二、化学电池的发展：

原

电

池：

结构简单、不能持续提供电流。

能产生稳定持续、较高电压的电流；

实用电池： 安全、耐用、便于携带；

适用于特殊环境；

便于回收处理、对环境产生影响小。

1、

干电池

2、

充电电池

1)、铅蓄电池：

构造：Sb 5%~8%的铅锑合金铸成隔板，隔板上分别填充PbO2和Pb作为正极和负极，二者交替排列。

电极之间充入1.25g/cm~1.28 g/cm的硫酸溶液。

放电

PbO2 + Pb + 2 H2SO4

2PbSO4 + 2H2O 充电

思考：给出两极反应及两极溶液PH值变化；

33eg：镍-镉可充电电池： Cd+2OH－2e= Cd(OH)2，

－－2NiO(OH)+2H2O+2e = 2Ni(OH)2+2OH

2）、爱迪生电池（KOH溶液）：Fe + NiO2 +2H2O Fe(OH)2 + Ni(OH)2

3）、银-锌蓄电池（KOH溶液）：Ag2O + Zn + H2O 2 Ag + Zn(OH)2

*电极总反应改写成电极反应的方法：

氧化剂 + 还原剂 氧化产物 + 还原产物；

-负极反应：还原剂

— ne 氧化产物；

-正极反应：氧化剂 + ne 还原产物；

产物与生成物保持一致，能电离的写成离子形式；

注意问题： 调整介质，注意电荷守恒；

4）、锂电池： 特点：质量轻、电压高、工作效率高和储存寿命长的优点。

用途：电脑、照相机、手表、心脏起搏器，火箭、导弹等的动力设备

3、新型燃料电池：燃氢、甲烷、CO、煤气等电池（KOH溶液；碱性电池）。

把能源总燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转化器”；能量转化率高； 优点：体积小、能量大、使用方便、不污染环境；

（可替代汽油作为汽车的动力、收音机、照明、野外供电）

eg：燃氢／甲烷电池

铝-空气电池（分析）

如：氢氧燃料电池，电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液：

正极： O2+ 4e + 2H2O === 4OH- 负极： 2H2

–4e + 4OH-=== 4H2O 又如：甲烷燃料电池；电解质溶液为氢氧化钾溶液：

正极：2O2 + 8e + 4H2O === 8OH-； -2负极： CH4 + 10OH -8e === CO3- + 7H2O 2-总反应：CH4 + 2O2 + 2OH- === CO3 + 3H2O

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必修2 第二章：化学反应与能量

板书设计：

一、原电池原理

1、

定义：原电池装置是将化学能转变为电能的装置

2、

构成要素

（-）较活泼的金属

（a）电极

（+）较不活泼的金属或非金属

（b）电解质溶液

（c）闭合回路

(d )氧化还原反应能自发进行

电子

3、原电池原理：负极 正极 （判定：较活波的金属作负极）

活泼的一极（导线）

不活泼的一极

流出电子 流入电子

发生氧化反应 发生还原反应

（1）

电极反应：负极反应：通常为负极材料（或其它还原剂）失电子形成离子进入溶液；

（实用电池通常离子会转化成其他形式）

正极反应：通常为溶液中氧化性微粒（物质）得电子（与电极材料无关）；

（2）电池总反应：自发进行的氧化还原反应；

（3）、微粒流向：外电路：电子：负极 导线 正极

内电路：离子：阳离子向正极移动

阴离子向负极移动。

（举例：例题选用见备课部分）

小结：原电池是一种负极流出电子，发生氧化反应，正极流入电子，发生还原反应，从而实现化学能转换为电能的装置。

练习（见PPT）：

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