必修2_第二节_化学能与电能(2课时)
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2-2 化学能与电能
一、化学能转化为电能
火力发电中能量是如何转化的呢？
燃烧
发电机
化学能
热能
机械能
电能
蒸汽
能不能直接转化？
（2）若将Zn片,Cu片用一导线连接再浸在H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？
（1）将Zn片,Cu片分别平行插入H2SO4溶液中，各有什么现象？为什么？
H+在铜表面得到的电子是否为铜本身失去的？为什么？电子从哪来？
演示讨论
（3）导线间接一电流计有何现象产生？为什么？
1）电流计指针为什么会发生偏转？
3)锌片的质量有无变化？溶液中C(H+)如何变化？
4)请分别写出锌片和铜片上变化的离子方程式，再写出总反应的离子方程式。
2) 从能量变化的角度分析这是一种什么装置？
Cu
Zn
反应类型
电极反应
电极材料
电极
Zn-2e-=Zn2+
氧化反应
2H++2e-=H2↑
还原反应
负极
正极
总反应：
Zn + 2 H+ = Zn2+ + H2↑
5）电子流动的方向如何？
电子由锌片经导线流向铜片
6）电流流动的方向如何？
电流由铜片经导线流向锌片
7）硫酸溶液中的阴、阳离子应该怎样运动？为什么？
H+向Cu片定向移动；SO42-向Zn片定向移动；
保证电解质溶液中“电荷守恒”。
负极
正极
Zn-2e-=Zn2+
2H+ +2e-=H2
还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应
氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应
电子从锌片流出
流入铜片
经外电路
H+
Zn2+
SO42-
电流方向
电流方向：正极 负极
外电路
阳离子:移向正极
阴离子移向负极
1、原电池：
（1）定义：将化学能转变为电能的装置。
（2）反应本质：氧化还原反应
一、化学能转化为电能
（3）原电池正负电极的判断方法
负极：
正极：
电子流出，发生失电子的氧化反应
电子流入，发生得电子的还原反应
①根据电极材料判断
练习：判断下列原电池的正负极.
Zn
Cu
稀硫酸
Zn
Fe
A
稀硫酸
C
Zn
Fe
C
A
稀硫酸
A
稀硫酸
A
负极: 较活泼的金属
正极: 较不活泼的金属或非金属导体
-
+
-
+
-
+
-
+
③根据电子或电流流动方向判断（外电路）：
电子从负极流出 沿导线 流入正极
电流从正极流出 沿导线 流入负极
e
e
④根据离子的定向移动方向（内电路）
阳离子向正极移动
阴离子向负极移动
②根据电极反应判断
失电子的反应→氧化反应→负极
得电子的反应→还原反应→正极
⑥根据现象判断
电极不断溶解：负极
有气泡冒出、有固体析出：正极
⑤根据离子方程式判断
Fe+2H+=Fe2++H2↑
（负极）
（在正极）
C
H2SO4
（不可以）
（不可以）
（可以）
（不可以）
2、原电池的构成条件
1）两种活泼性不同的金属(或一种金属和另一种非金属导体) 作电极。
3）两极相连形成闭合回路。
2）电极材料均插到电解质溶液。
4）、能自发进行氧化还原反应
A
B
C
D
E
√
[练习1] 下列哪些装置能构成原电池？
√
F
√
稀硫酸
Zn
Fe
稀硫酸
Ag
Cu
A
稀硫酸
Zn
Cu
√
Zn
H2SO4溶液 G
H2SO4溶液H
C（石墨）
Zn
Zn
HCl 溶液 I
C
Fe
酒精 J
Zn
Pb
CH3COOH溶液K
√
负极
正极
电解质溶液
阴离子
还原反应
氧化反应
阳离子
原电池工作原理图示
外电路
内电路
4.原电池原理的应用
①加快反应速率：
（形成原电池反应，反应速率加快）
例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。
②揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。
钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀
请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+设计成一个原电池。
1、电解液： 。
2、电极材料：
正极 ，负极 。
3、电极反应式 ：
负极: .
正极: .
1、电解液：
硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液
2、电极材料：
负极：铁，
正极：铜、石墨或比铁不活泼的其他金属
Fe － 2e - = Fe 2+
Cu2+ +2e - = Cu
[练习]把A,B两种不同的未知活泼性的金属用导线连接后同时插入稀硫酸中,结果发现A金属上有气体产生,则下列说法正确的是( )
A. A为正极,A较活泼 B. B为负极,B较活泼 C. A上发生的是氧化反应 D. A的质量减小
B
3.构成原电池的条件是什么？
4.原电池的工作原理是什么？
1.什么是原电池？
将化学能转变为电能的装置
2.原电池的正负极和电子流向如何判断？
化学能与电能
第二课时
复习回忆
1、简述原电池的工作原理；
氧化还原反应中，还原剂和氧化剂之间通过外电路间接地进行电子转移：
①在负极,物质失去电子发生氧化反应；
②电子通过导体经外电路由负极传导至正极；
③在正极,物质得到电子发生还原反应；
④电解质溶液中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。
2、简述构成原电池必要条件；
（1）两个电极
（2）电解质溶液
（3）形成闭合回路
1）化学电池有三大类型：
、 、 .
一次性电池 二次电池 燃料电池
2）特点：
①一次电池：不可充电，
如干电池（又称为锌锰电池，是最早使用的化学电池）
②二次电池：可循环利用，
放电过程是将 能转化为 能；
充电过程是将 能转化为 能。
③燃料电池：可不断充入氧化剂、还原剂连续使用，
最理想的燃料是 。
（1）产物为水，无污染
（2）与其它能源比，反应相同质量，放出能量多
（3）来源广
化学 电
电 化学
H2
二、发展中的化学电源
二、常见的化学电池
1.干电池(一次性电池)
电极:Zn为负极,碳棒为正极
电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊
另有黑色的MnO2粉末，吸收正极产生的H2，防止产生极化现象。
电极方程式：
负极(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋
正极(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+2NH3+H2O
(1)锌锰干电池
(2)碱性锌锰干电池
随着用电器朝着小型化、多
功能化发展的要求，对电池的发
展也提出了小型化、多功能化发
展的要求。
体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解质溶液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。
2、铅蓄电池（二次电池）
铅蓄电池:
电极：Pb为负极, PbO2为正极.
电解液: 30%的H2SO4溶液
电极反应式:
放电时：为原电池
负极(Pb) ：Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4
正极(PbO2) PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e-＝PbSO4＋2H2O
总电池反应:PbO2＋Pb＋2H2SO4＝2PbSO4↓＋2H2O
充电时：为电解池
阴极(Pb)： PbSO4 ＋2e- ＝ Pb＋SO42-
阳极(PbO2) PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H＋＋SO42－
总电解反应:
2PbSO4＋2H2O ＝ PbO2＋Pb＋2H2SO4
通电
3、锂电池
锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。
4、新型燃料电池
燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。
氢氧燃料电池工作原理
氢氧燃料电池
电极:Pt制作的惰性电极
反应原理:
a.电解质溶液:KOH溶液
负极:
正极:
总反应：
b.电解质溶液: HCl (盐酸)
负极 :
正极:
总反应：
2H2+4OH－－4e-＝4H2O
O2＋2H2O ＋ 4e-＝4OH －
2H2＋O2＝2H2O
2H2-4e-=4H+
O2+4H++4e- =2H2O
2H2＋O2＝2H2O
银锌电池
Zn为负极, Ag2O为正极
电解液: KOH溶液
电极反应式:
负极:Zn＋2OH－－2e-＝Zn(OH)2
正极:Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－
总反应式:
Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2
氢氧燃料电池：2H2＋O2＝2H2O
银锌电池：Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2
Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O
放电
充电
铅蓄电池：
2-2 化学能与电能
一、化学能转化为电能
火力发电中能量是如何转化的呢？
燃烧
发电机
化学能
热能
机械能
电能
蒸汽
能不能直接转化？
（2）若将Zn片,Cu片用一导线连接再浸在H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？
（1）将Zn片,Cu片分别平行插入H2SO4溶液中，各有什么现象？为什么？
H+在铜表面得到的电子是否为铜本身失去的？为什么？电子从哪来？
演示讨论
（3）导线间接一电流计有何现象产生？为什么？
1）电流计指针为什么会发生偏转？
3)锌片的质量有无变化？溶液中C(H+)如何变化？
4)请分别写出锌片和铜片上变化的离子方程式，再写出总反应的离子方程式。
2) 从能量变化的角度分析这是一种什么装置？
Cu
Zn
反应类型
电极反应
电极材料
电极
Zn-2e-=Zn2+
氧化反应
2H++2e-=H2↑
还原反应
负极
正极
总反应：
Zn + 2 H+ = Zn2+ + H2↑
5）电子流动的方向如何？
电子由锌片经导线流向铜片
6）电流流动的方向如何？
电流由铜片经导线流向锌片
7）硫酸溶液中的阴、阳离子应该怎样运动？为什么？
H+向Cu片定向移动；SO42-向Zn片定向移动；
保证电解质溶液中“电荷守恒”。
负极
正极
Zn-2e-=Zn2+
2H+ +2e-=H2
还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应
氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应
电子从锌片流出
流入铜片
经外电路
H+
Zn2+
SO42-
电流方向
电流方向：正极 负极
外电路
阳离子:移向正极
阴离子移向负极
1、原电池：
（1）定义：将化学能转变为电能的装置。
（2）反应本质：氧化还原反应
一、化学能转化为电能
（3）原电池正负电极的判断方法
负极：
正极：
电子流出，发生失电子的氧化反应
电子流入，发生得电子的还原反应
①根据电极材料判断
练习：判断下列原电池的正负极.
Zn
Cu
稀硫酸
Zn
Fe
A
稀硫酸
C
Zn
Fe
C
A
稀硫酸
A
稀硫酸
A
负极: 较活泼的金属
正极: 较不活泼的金属或非金属导体
-
+
-
+
-
+
-
+
③根据电子或电流流动方向判断（外电路）：
电子从负极流出 沿导线 流入正极
电流从正极流出 沿导线 流入负极
e
e
④根据离子的定向移动方向（内电路）
阳离子向正极移动
阴离子向负极移动
②根据电极反应判断
失电子的反应→氧化反应→负极
得电子的反应→还原反应→正极
⑥根据现象判断
电极不断溶解：负极
有气泡冒出、有固体析出：正极
⑤根据离子方程式判断
Fe+2H+=Fe2++H2↑
（负极）
（在正极）
C
H2SO4
（不可以）
（不可以）
（可以）
（不可以）
2、原电池的构成条件
1）两种活泼性不同的金属(或一种金属和另一种非金属导体) 作电极。
3）两极相连形成闭合回路。
2）电极材料均插到电解质溶液。
4）、能自发进行氧化还原反应
A
B
C
D
E
√
[练习1] 下列哪些装置能构成原电池？
√
F
√
稀硫酸
Zn
Fe
稀硫酸
Ag
Cu
A
稀硫酸
Zn
Cu
√
Zn
H2SO4溶液 G
H2SO4溶液H
C（石墨）
Zn
Zn
HCl 溶液 I
C
Fe
酒精 J
Zn
Pb
CH3COOH溶液K
√
负极
正极
电解质溶液
阴离子
还原反应
氧化反应
阳离子
原电池工作原理图示
外电路
内电路
4.原电池原理的应用
①加快反应速率：
（形成原电池反应，反应速率加快）
例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。
②揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。
钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀
请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+设计成一个原电池。
1、电解液： 。
2、电极材料：
正极 ，负极 。
3、电极反应式 ：
负极: .
正极: .
1、电解液：
硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液
2、电极材料：
负极：铁，
正极：铜、石墨或比铁不活泼的其他金属
Fe － 2e - = Fe 2+
Cu2+ +2e - = Cu
[练习]把A,B两种不同的未知活泼性的金属用导线连接后同时插入稀硫酸中,结果发现A金属上有气体产生,则下列说法正确的是( )
A. A为正极,A较活泼 B. B为负极,B较活泼 C. A上发生的是氧化反应 D. A的质量减小
B
3.构成原电池的条件是什么？
4.原电池的工作原理是什么？
1.什么是原电池？
将化学能转变为电能的装置
2.原电池的正负极和电子流向如何判断？
化学能与电能
第二课时
复习回忆
1、简述原电池的工作原理；
氧化还原反应中，还原剂和氧化剂之间通过外电路间接地进行电子转移：
①在负极,物质失去电子发生氧化反应；
②电子通过导体经外电路由负极传导至正极；
③在正极,物质得到电子发生还原反应；
④电解质溶液中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。
2、简述构成原电池必要条件；
（1）两个电极
（2）电解质溶液
（3）形成闭合回路
1）化学电池有三大类型：
、 、 .
一次性电池 二次电池 燃料电池
2）特点：
①一次电池：不可充电，
如干电池（又称为锌锰电池，是最早使用的化学电池）
②二次电池：可循环利用，
放电过程是将 能转化为 能；
充电过程是将 能转化为 能。
③燃料电池：可不断充入氧化剂、还原剂连续使用，
最理想的燃料是 。
（1）产物为水，无污染
（2）与其它能源比，反应相同质量，放出能量多
（3）来源广
化学 电
电 化学
H2
二、发展中的化学电源
二、常见的化学电池
1.干电池(一次性电池)
电极:Zn为负极,碳棒为正极
电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊
另有黑色的MnO2粉末，吸收正极产生的H2，防止产生极化现象。
电极方程式：
负极(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋
正极(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+2NH3+H2O
(1)锌锰干电池
(2)碱性锌锰干电池
随着用电器朝着小型化、多
功能化发展的要求，对电池的发
展也提出了小型化、多功能化发
展的要求。
体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解质溶液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。
2、铅蓄电池（二次电池）
铅蓄电池:
电极：Pb为负极, PbO2为正极.
电解液: 30%的H2SO4溶液
电极反应式:
放电时：为原电池
负极(Pb) ：Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4
正极(PbO2) PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e-＝PbSO4＋2H2O
总电池反应:PbO2＋Pb＋2H2SO4＝2PbSO4↓＋2H2O
充电时：为电解池
阴极(Pb)： PbSO4 ＋2e- ＝ Pb＋SO42-
阳极(PbO2) PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H＋＋SO42－
总电解反应:
2PbSO4＋2H2O ＝ PbO2＋Pb＋2H2SO4
通电
3、锂电池
锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。
4、新型燃料电池
燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。
氢氧燃料电池工作原理
氢氧燃料电池
电极:Pt制作的惰性电极
反应原理:
a.电解质溶液:KOH溶液
负极:
正极:
总反应：
b.电解质溶液: HCl (盐酸)
负极 :
正极:
总反应：
2H2+4OH－－4e-＝4H2O
O2＋2H2O ＋ 4e-＝4OH －
2H2＋O2＝2H2O
2H2-4e-=4H+
O2+4H++4e- =2H2O
2H2＋O2＝2H2O
银锌电池
Zn为负极, Ag2O为正极
电解液: KOH溶液
电极反应式:
负极:Zn＋2OH－－2e-＝Zn(OH)2
正极:Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－
总反应式:
Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2
氢氧燃料电池：2H2＋O2＝2H2O
银锌电池：Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2
Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O
放电
充电
铅蓄电池：