1.2 化学能转化为电能——电池 课件(共24张PPT)鲁科版 化学 选择性必修1

(共24张PPT)
第1章 化学反应与能量转化
第2节　化学能转化为电能——电池
第1课时　原电池的工作原理
教材分析
人教版
苏教版
鲁科版
教学目标
1、通过对铜锌原电池的分析，理解铜锌原电池的工作原理，形成原电池认识模型，并能利用模型解释陌生原电池的工作原理，设计简单的原电池，将化学能转化为电能。
2、了解3种重要的化学电源，能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。
3、通过本节内容的学习，进一步从能量的角度理解化学科学对人类生产、生活的重要贡献。
教法教学
教法：问题驱动法、讲授法、科学探究法
学法：实验探究、组内交流讨论、合作学习、归纳总结
重点难点
原电池工作原理的分析
体系结构
知识回顾
化学
电
1.原电池的概念：将 能转化为 能的装置。
2.电池构成四要素：
（1）电极反应物
（2）电极材料
（3）离子导体
（4）电子导体
联想质疑
汽车等机动车往往需要配备电池，人造卫星、宇宙飞船等必须携带电池，人们在日常生活中也经常要使用电池……这些足以说明电池的重要作用。
现在，为满足人们生产和生活水平不断提高的需要，性能优异的新型电池相继出现，如锌银电池、锂电池、燃料电池等。那么，电池究竟是一种什么样的装置？他们在工作时，装置中发生了什么变化？
活动探究
一.原电池的工作原理
探秘铜锌原电池
预测
你认为图1—2—2所示装置是否能够构成原电池，将化学能转化为电能？请说明理由。
盐桥
盐桥中通常装有琼脂凝胶，内含氯化钾或硝酸铵。盐桥中的离子能够定向移动。通过盐桥可将两个相互隔离的电解质溶液连接起来，传导电流。
实验用品
铜片、锌片、1mol·L-1CuSO4溶液、1mol·L-1ZnSO4溶液
烧杯、导线、盐桥、检流计
实验方案实施
1. 按装置(a)，完成实验并回答下列问题：
有关的实验现象是①锌片 ，铜片 ；
②检流计的指针 ，后电流 。
溶解
加厚变亮
发生偏转
变小
实验方案实施
2.按装置（b），完成实验，并回答下列问题：
(1)实验过程中，能观察到的
实验现象是①锌片 ，
铜片 ；
②检流计指针 ， 电流
。
溶解
加厚变亮
发生偏转
持续而稳定
实验装置编号 实验现象
a
b
实验现象
实验结论
两套装置，检流计指针均发生偏转，说明均有电流产生，即发生了化学能转化为电能的过程，都形成了原电池。
锌片溶解，质量减轻；铜片加厚变亮，检流计指针发生偏转，后电流变小。
未插盐桥，无明显现象；插入盐桥，锌片溶解，铜片加厚变亮，检流计指针发生偏转，电流持续稳定。
讨论
1.分析（a）（b）两个原电池各部分的作用，确定其电极反应物、电极材料和离子导体。
2.分析（a）（b）两个原电池的工作原理，写出电极反应式。
3.分析（a）（b）两个原电池，说明各自的优缺点。
电极反应物
电极材料
离子导体
负极：Zn、正极：Cu
CuSO4溶液ZnSO4溶液、盐桥
负极：Zn、正极：CuSO4
负极：Zn、正极：CuSO4
负极：Zn、正极：Cu
CuSO4溶液
（a）（b）两个原电池各部分的作用
讨论
1.分析（a）（b）两个原电池各部分的作用，确定其电极反应物、电极材料和离子导体。
2.分析（a）（b）两个原电池的工作原理，写出电极反应式。
3.分析（a）（b）两个原电池，说明各自的优缺点。
负极：Zn-2e-=Zn2+
正极：Cu2++2e-=Cu
总反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu
两个原电池的工作原理及电极反应式。
讨论
1.分析（a）（b）两个原电池各部分的作用，确定其电极反应物、电极材料和离子导体。
2.分析（a）（b）两个原电池的工作原理，写出电极反应式。
3.分析（a）（b）两个原电池，说明各自的优缺点。
思考交流
若用温度计测量溶液的温度，发现（a）装置溶液的温度略有升高，而（b）装置溶液的温度不变，试分析原因是什么？
(a)装置中，锌片和硫酸铜溶液直接接触，还有Cu2＋直接在锌电极上得电子被还原，部分化学能转化成热能。(b)装置中锌片和CuSO4溶液没有直接接触，CuSO4溶液中的Cu2＋不能移向锌片得电子被还原。
对 比
相同点：氧化还原反应原理；两个电极及电极反应；都能产生电流；
外电路均是电子的定向移动， 内电路均是离子的定向移动。
不同点：单液电池Zn和Cu2+直接接触，两个半反应在同一区域进行，
能量转化率低，电流强度弱不稳定，持续时间短。　　　
双液电池Zn和Cu2+不直接接触，两个半反应在不同区域进行，
能量转化率高，电流强度大稳定，持续时间长。
两个原电池异同
电子流动电路
离子移动电路
电子流动电路
离子移动电路
单
液
电
池
双
液
电
池
Zn+Cu2+=Zn2++Cu
Zn-2e-=Zn2+
Cu2++2e-=Cu
失电子氧化反应
得电子还原反应
电池反应
氧化还原反应
阴离子移向
阳离子移向
负极
正极
导
线
电极
反应式
电极反应
（半反应）
离
子
导
体
电子流出
电子流入
Zn
Cu
归纳总结
原电池的工作原理分析
原电池原理是将氧化反应和还原反应分开进行，还原剂在 极上失去电子发生 反应，电子通过导线流向 极，氧化剂在正极上 到电子发生 反应。
正极得电子数目=负极失电子数目
原电池原理
负
氧化
正
得
还原
迁移应用
判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。
负极： Cu - 2e- = Cu2+
正极： 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+
先写出总反应：
拆成离子方程式：
Cu + 2Fe3＋ = Cu2＋ + 2Fe2＋
根据化合价升降判断正负极
1.简单原电池电极方程式的写法
Cu
C
FeCl3溶液
Cu+2FeCl3 = CuCl2 +2FeCl2
迁移应用
盐桥
Cu
C
CuCl2溶液
FeCl3溶液
G
将反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2 设计成双液盐桥电池
2.简单盐桥原电池设计
根据氧化还原反应电子转移判断电极反应
根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液
负极： Cu - 2e- = Cu2+
正极： 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+
能力提升
有一纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。
(1)Zn发生____反应，是___极，电极反应式是________________________。
(2)Ag2O发生_ __反应，是___极，
电极反应式是____________________ 。
Zn＋2OH－2e－===Zn(OH)2
Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
氧化
负
还原
正
已知总反应式，书写电极反应式
(1)分析化合价，确定正极、负极的反应物与反应产物。
(2)在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。
(3)根据质量守恒配平电极反应式。
(4)复杂电极反应式＝总反应式－简单的电极反应式。
课堂小结
原电池
正极
负极
离子导体
电子沿导线传递产生电流
阴
离
子
移
向
阳
离
子
移
向
为活泼金属且不断溶解
为不活泼金属或导电非金属
发生氧化反应
发生还原反应