(共23张PPT)
(第1课时 )
6.3.1 化学能转化为电能
苏教版 必修二
学习目标
1.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。
3.了解原电池的构成与设计。
化学反应中必然伴随着的能量变化吗，举例说明有哪些能量变化呢？
引言：
天然气的燃烧
古埃及 石灰石 虞姬
火箭发射
焊接铁轨
化学能可以转化为热能、光能、机械能、电能等其他形式的能量。
化学能是如何转化成我们所需要的电能呢？
铅蓄电池
各种各样的电池就是化学能与电能转化的最好体现。
在现代生产生活中，电池发挥着越来越重要的作用，大到人造卫星、飞机、轮船，小到电脑、电话、手表。电池释放的电能来自哪里？
思考：
1.把一块锌片和一块铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察实验现象。
2.把一块锌片和一块铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察实验现象。
3.用导线把步骤2中的锌片和铜片连起来，观察实验现象。
4.在步骤3的导线中间连接一个灵敏电流计，观察实验现象。
基础实验
实验步骤 实验现象 实验结论
步骤1
步骤2
步骤3
步骤4
锌片：表面有大量气泡
铜片：无现象
Zn的金属性强，
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
基础实验
锌片：表面有大量气泡
铜片：无现象
铜金属性弱，不与H+反应
锌片：逐渐溶解
铜片：表面有气泡
电流表的指针发生偏转
有电流产生，化学能转化为电能
铜片上有H2产生
Cu
Zn
稀硫酸
Cu
Zn
稀硫酸
Cu
Zn
稀硫酸
Zn－2e－ = Zn2+
2H+ + 2e－=H2↑
产生气体的原因
Cu
Zn
稀硫酸
Zn2+
H+
H+
电流计
A
H2
-
-
电流方向
电子方向
外电路——电子导电
电子从负极→正极
内电路——自由离子导电
阴离子移向负极
阳离子移向正极
电子岸上走，离子水中游
1.原电池：
一、化学能转化为电能
将化学能转化为电能的装置
2.实质：
氧化还原反应
3.构成原电池条件
(1)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。
(2)电解质溶液。
(3)形成闭合回路。
理论上，自发的氧化还原反应均可构成原电池。
4.原电池的工作原理动画演示
5.原电池电极判断方法
原电池的构成条件：
① 一般有两种活动性不同的金属（或非金属导体）作电极。
② 电解质溶液（电极与电解质溶液接触）。
③ 两极相连形成闭合电路。
④有一个自发的氧化还原反应
【课堂小结 】
氧化反应
Zn-2e=Zn2+
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=H2↑
阴离子
阳离子
总反应：
负极
正极
2H++2e- =H2↑
Zn－2e-=Zn2+
Zn+2H+=Zn2++H2↑
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
(离子方程式）
（化学方程式）
电极反应
正极：
负极：
（氧化反应）
（还原反应）
【课堂小结】
【课堂小结】
拓展视野
钢铁的电化学腐蚀原理及其应用
(1)钢铁表面水膜中含有H+和OH-，形成的电解质溶液中溶有 ，通常溶液呈 性或 性。
(2)钢铁表面会形成无数微小的原电池，负极是 ，正极是 。
O2
中
(3)负极反应式是 ________ __，正极反应式是________________
(4)总反应的化学方程式是 _______________，
_______________________________;最终生成 。
弱碱
Fe
C
2Fe－4e－===2Fe2＋
2H2O＋O2＋4e－ = 4OH－
2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
红色的铁锈(Fe2O3·xH2O)
二、电化学腐蚀
不纯的金属与电解质溶液接触，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化，这种腐蚀叫作电化学腐蚀。
1、定义：
2、应用：
暖贴的内部含有铁粉、活性炭、食盐、蛭石、木粉的混合物。铁粉、活性炭、食盐一旦与空气中的氧气和水蒸气接触就会形成原电池，木粉能够吸水并保持水分，蛭石能够保温。原电池的形成加快了铁被氧气氧化的速率，短时间内产生较多的热，供人们取暖。
课堂检测
1.下列装置中能够组成原电池的是_______________
④⑥⑦⑨
2.一个原电池反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的合理组成是
( )
正极 负极 电解质溶液
A Zn Cu CuCl2
B Cu Zn H2SO4
C Cu Zn CuSO4
D Cu Zn ZnCl2
C
3.在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是（ ）
A.铁片发生还原反应而被腐蚀
B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域
C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应：
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀
D
4.如右下图，电流计的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是（ ）
A.B极为原电池的正极
B.A、B、C分别可以为Zn、Cu和稀盐酸
C.C中阳离子向A极移动
D.A极发生氧化反应
C
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化学能转化为电能
教学设计
课题 化学能转化为电能 单元 第三单元 学科 化学 年级 高一
学习目标 1.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。3.了解原电池的构成与设计。
重点 初步了解原电池的概念、原理、组成及应用。
难点 理解原电池的概念及工作原理。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 [讲述]化学反应中必然伴随着的能量变化吗，举例说明有哪些能量变化呢？[ppt展示][讲述] 化学能可以转化为热能、光能、机械能、电能等其他形式的能量。化学能是如何转化成我们所需要的电能呢？[ppt展示]各种各样的电池就是化学能与电能转化的最好体现。思考：在现代生产生活中，电池发挥着越来越重要的作用，大到人造卫星、飞机、轮船，小到电脑、电话、手表。电池释放的电能来自哪里？ 听讲、思考。 复习导入，加深学生对化学反应中能量转化的认识
讲授新课 [讲述] 下面，我们就通过实验来探究化学能是如何转化为电能的。锌铜原电池原理（课本P20页基础实验）一、原电池工作原理1.实验探究[讲述] 在实验台上，有下列物品：锌片、铜片、镁片和碳棒，稀硫酸和硫酸铜溶液和几个烧杯。此外，还有导线和电流表。首先，请大家按课本上的要求，依次完成下面的实验并观察反应现象。大家可以将稀硫酸倒入到烧杯中，大概装一半就够了。一．发现问题完成下列实验，将观察到的实验现象和得到的结论填写在表格中。实验内容实验现象结论实验1在盛有稀硫酸的烧杯中分别插入一块锌片、一片铜片有什么现象？实验2在盛有稀硫酸的烧杯中同时插入一块锌片和铜片，有什么现象？实验3用导线将实验2中的锌片和铜片连接起来，观察实验现象。实验4在导线中间加一个灵敏的电流计，观察实验现象。[讲述]大家回答得都非常正确，锌是活泼金属，能与稀H2SO4反应置换出氢气。该反应的离子方程式表示如下。[板书] Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑(氧化还原反应)二．问题探究问题探究内容探究获得问题1实验中锌片上产生的气体成分是什么？问题2实验中导线相连后铜片上产生的气体成分可能是什么？如何来验证气体的成分？问题3实验中铜片上产生的气体是铜和稀硫酸反应产生的吗？如何验证？问题4实验中导线相连后，铜片上有气泡产生，那锌片是不是不参加反应了？如何验证？问题5你认为实验中稀硫酸有没有参与反应？你准备怎样验证？你还可以找到哪些证据？[看PPT中视频]并做比较[总结]通过连接导线，该装置（实验3、4）实现了 能向 转化。该装置我们称为 。总的反应离子方程式 。[讲述] 两种金属同时放入稀H2SO4后，并没有改变原先的结论。但用导线连接后，我们可以看到在铜片的表面也有大量的气泡产生了，而锌片表面的气泡则减少了，这是为什么呢？而对于锌片而言不管何种情况都是表面有气泡产生，说明参与了反应，而铜片没有参加反应。那到底该装置是如何工作的呢？我们现在来分析。[ppt演示] 原电池的工作原理基础知识准备：电池的基本构造，分为 极和 极。在外电路中电流的方向 ，而电子运动的方向 。在内电路中电流的方向 ，而电子运动的方向 。在导线中传递电流的是 。三．理论分析分析内容分析获得问题1该装置中锌片电极上发生了怎样的反应？锌片应该是电池中的哪一极？写出反应。问题2该装置中铜片电极上发生了怎样的反应？铜片应为电池中的那一极？写出反应。问题3试分析上述反应中电子的转移过程。问题4我们知道在闭合回路中，分为外电路和内电路。试分析内电路中电解质溶液中离子的运动情况。问题5能用所学到的氧化还原反应理论来判断各电极的反应情况吗？[引导]请大家注意观察一下，连接电流计后，电流计的偏转方向是向顺时针方向偏转。我们根据物理学的知识，可以知道，只有当电流从电流计的红色接线柱进入，从黑色接线柱流出时候，这也说明在这个反应中锌片是原电池的负极，铜片是原电池的正极。[引导]我们观察到锌片表面气泡虽然减少，但是，锌片体积变小了，说明锌片仍然继续溶解。我们可以写出锌片上的反应式：Zn失去电子生成Zn2+溶于溶液中，Zn是活泼金属，本身失去电子，发生氧化反应。而铜片体积没有变小说明铜片本身并没有参加反应。但铜表面产生的气体，则是溶液中H+从铜表面得到电子后，所生成的H2，由于这里它得到电子，这属于还原反应。[师生互动][引导]：为何电子不从溶液中通过？[引导]：为何溶液中阳离子（H+、Zn2+）向正极方向运动，只有H+得到电子？[分析]：原电池的反应实质是一个氧化还原反应，只不过分布两个电极区域进行。锌片有气泡是因为锌片不纯，理论上（书本插图2-7）是没有气泡的。[学生总结] 原电池的工作原理（锌－铜－稀硫酸原电池为例）[板书]一、化学能转化为电能1.原电池原电池是将化学能转变为电能的装置；2实质：氧化还原反应[讲述] 那么构成原电池需要哪些条件呢？我们一起来讨论一下吧？[板书]3.构成原电池条件(1)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。 (2)电解质溶液中。(3)形成闭合回路。理论上，自发的氧化还原反应均可构成原电池。4.观看视频[原电池的工作原理动画演示]原电池电极判断方法小结一下原电池的构成条件2.拓展视野钢铁的电化学腐蚀原理及其应用课堂检测1.下列装置中能够组成原电池的是_______________2.一个原电池反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的合理组成是( )正极负极电解质溶液AZnCuCuCl2BCuZnH2SO4CCuZnCuSO4DCuZnZnCl23.在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是（ ）A.铁片发生还原反应而被腐蚀B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应： 2H2O＋O2＋4e－===4OH－D.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀4.如右下图，电流计的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是（ ）A.B极为原电池的正极B.A、B、C分别可以为Zn、Cu和稀盐酸C.C中阳离子向A极移动D.A极发生氧化反应 小组形式，动手操作并完成探究实验，并整理和总结实验现象和结论。做完实验的同学来描述一下自己观察到的现象，并做解释。[学生回答] 实验1：锌片表面有气泡产生。铜片无明显反应现象。解释······实验2：锌片表面有气泡产生，而铜片表面仍然无明显反应现象。实验3：锌片表面仍有气泡产生，但同时铜片表面也有气泡冒出。实验4：电流表发生偏转，说明有电流产生。 解释······分组讨论。问题1：实验中锌片上产生的是氢气。问题2：实验中导线相连后铜片上产生的气体成分可能是H2。问题3：铜片体积没有变小且溶液的颜色并没有变蓝，说明铜片本身并没有参加反应。问题4：锌片体积变小了，说明锌片仍然继续溶解。可以称量对比锌片反应前后的质量关系，也可通过实验方法测定溶液中的离子存在情况，即检验Zn2+的存在。问题5：稀硫酸肯定参与了化学反应，可以通过测定反应前后的溶液的PH值。根据前面的测定产生的气体是H2，而H2中的H元素的来源只可能是硫酸中。学生讨论问题1：负极：Zn - 2e_ = Zn2+ ，因为Zn相对于Cu而言比较活泼。问题2：正极：2H+ + 2e_ = H2↑问题3：根据物理知识，电子的运动方向和电流的运动方向相反，即从负极Zn片→导线→正极Cu片。问题4：根据物理中电流的关系，外电路中电流从正极出发，到负极。则在溶液中阳离子（H+、Zn2+）向正极方向运动，而阴离子（OH_、SO42_）向负极方向运动。问题5：负极发生氧化反应，失去电子，而正极发生还原反应，得到电子。因为导线中传递的是自由电子，而溶液中导电的是自由阴阳离子。介质的差别，和电阻也有关系。因为氧化性而言H+ > Zn2+ ，即得电子能力H+比较强。[学生讨论] 原电池的构成条件学生讨论、总结 增强学生的实验探究能力和实验能力，从实验中学习知识。培养学生的动脑能力,同时让学生具有较强的问题意识,能够发现和提出有探究价值的化学问题。培养学生解决问题的能力锻炼学生协同、合作、归纳总结的能力。对所学的知识进行分析。
课堂小结
板书 化学能转化为电能原电池概念工作原理负极：Zn ：Zn－2e－===Zn2＋ 电子流出，阴离子移向；正极：Cu ：2H＋＋2e－===H2 电子流向，阳离子移向；原电池构成条件原电池工作原理的应用
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