高中化学必修2 化学反应和能量变化2

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第一节化学反应与能量变化第二课时新课讲解课程学习目标新课讲解新课讲解在我们生活中由很多的电池，那么大家知道这些电池都是怎么工作的吗？一、化学能与电能的相互转化新课讲解那怎么把化学能直接转化为电能的？将Zn片、Cu片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象？新课讲解二、原电池1.实验实验一实验现象：锌片上有气泡，铜片无反应 。用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。实验现象：Cu片上有气体逸出原因分析：Zn片上的电子通过上端导线转移给了Cu片，Cu片将电子传递给了H+，那么如何验证？新课讲解实验二如图6-6所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转？新课讲解实验三实验现象：(1)电流表指针有偏转；(2)铜片上有气泡产生;(3)锌片不断溶解.总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑锌片：氧化反应 Zn－2e-=Zn2+实验装置中的化学反应：铜片：还原反应 2H++2e-=H2↑新课讲解原电池:把化学能转变为电能的装置.新课讲解2.原电池形成条件探究条件一：有活泼性不同的两个电极（两种金属或非金属导体）形成条件二：电极需插进电解质溶液中；实验探究形成原电池的条件新课讲解实验探究形成原电池的条件形成条件三：必须形成闭合回路新课讲解总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑锌片：氧化反应Zn－2e-=Zn2+实验装置中的化学反应：铜片：还原反应2H++2e-=H2↑条件4：自发的氧化还原反应新课讲解实验探究形成原电池的条件⑴原电池定义:把化学能转变为电能的装置.总反应:Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑新课讲解3.原电池H+→“负极出电子，电子回正极”负极：一般活泼金属→向外线路提供电子→发生氧化反应；正极： 一般不活泼金属（或石墨）→接受外线路提供的电子→该电极上发生还原反应。 ⑶原电池的构成条件 ①两种活泼性不同电极.（活泼性不同的金属或一种金属和另一种非金属导体）②电极必须插入电解质溶液 。③能自发的发生氧化还原反应。④电极用导线相连构成闭合回路。两极一液成回路新课讲解 本质：氧化还原反应 外电路：电子由负极流向正极，电流由正极 流向负极； 内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极。⑷内外电路和电流流向：新课讲解⑸原电池的正负极的判断方法 Ⅰ.根据电子流动方向电子流出的极电子流入的极——负极——正极外电路：负极、导线、电流表、正极构成外电路；内电路：负极、电解质溶液、正极构成内电路；较活泼的电极材料较不活泼的电极材料 质量增加的电极 质量减少的电极——负极——正极——正极——负极有气泡冒出的电极为正极发生氧化反应的极发生还原反应的极Ⅱ.①根据电极材料②根据原电池电极发生的反应③根据电极增重还是减重④根据电极有气泡冒出：——负极——正极新课讲解课后探究-----简易电池的设计和制作 请同学们，回家后利用水果（苹果、柑橘或柠檬等）。食盐水，滤纸，通篇、铁片、铝片等金属片，石墨棒，导线，小型用电器（发光二极管、电子音乐卡或小电机等），电流表，制作简单的原电池。问题与讨论1.在水果电池中，水果的作用是什么？水果起到了电解质溶液的作用。新课讲解动脑动手 2.通过比较不同材料作电极的简易电池，你是否发现电极材料的选择有一些值得注意的问题？请与同学交流你的经验。3.在以上实验中，电池不可或缺的构成部分由哪些？a.活泼性不同的金属；b.金属和非金属（非金属必须能导电）；c.金属与化合物；d.惰性电极—氢氧燃料电池，电极均为铂。电解液的选择：负极材料一般要能与电解液自行发生氧化还原反应。 电解质溶液、活泼性不同的电极、电流表，水果必须具有一定的酸碱性并且必须可以和电极发生反应。新课讲解三、常见的化学电池1.锌锰干电池(一次性电池)电极:Zn为负极,碳棒为正极电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊黑色的MnO2粉末，吸收正极产生的H2.电极方程式：负极(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋正极(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+2NH3+H2O缺点：使用寿命短，易泄露总反应方程式：4NH4Cl+2Zn+2MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O新课讲解新课讲解PbO2PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2OPbPb-2e-+SO42-=PbSO42、充电电池—铅蓄电池（二次电池）H2SO4 用途：目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池，它还广泛用于国防、生产、生活等领域。 特点：电压高稳定，可反复使用，安全、方便、可靠。铅易产生氢气损耗，充电时需加水。其他蓄电池：镍-氢蓄电池、锂离子电池等新课讲解2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-新课讲解3、燃料电池——高效、环境友好的化学电池 H-O燃料电池曾在1967年首次被用作阿波罗宇宙飞船的电源。新课讲解一、碱性介质下的1、负极：CH4+10OH - 8e-=CO32- +7H2O 　　2、正极：2O2+8e-+4H2O==8OH- 　　3、总反应方程式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 　　二、酸性介质下1、负极：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ 　　2、正极：2O2+8e-+8H+=4H2O 　　3、总反应方程式为：2O2+CH4=2H2O+CO2甲烷燃料电池    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。目前燃料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近0。    问题讨论: 作为一个电池的消费者，你希望使用怎样的电池？假如你是一个电池的研究生产者，你应该开发生产怎样的电池？新课讲解大有发展前景的燃料电池职业规划：阅读课本化学与职业----电池研发人员希望将来你成为一个出色的电池研究员。 【研究目的】人们为了给汽车提供动力，提高能源利用率，减少环境污染，在不断开发新的车用能源。通过以下活动，从不同角度分析和比较不同燃料和能量转化方式的优劣，体会开发新的车用能源的重要意义。研究与实践-------了解车用能源新课讲解从反应和热值来考虑：H2放出热量最多，而且不会产生温室气体CO2，是最理想的能源。巩固练习1.利用反应Zn＋ CuSO4 ===ZnSO4＋Cu设计一个原电池。在图中方格内画出实验装置图，并指出正极为__________________，电极反应式为___________________________；负极为_______________，电极反应式为______________________________。碳棒、Cu、铂Cu2+ + 2e - =CuZnZn－2e-＝ Zn2+2.（课本41页第5题）下列关于如图所示装置的叙述，错误的是（ ）A、锌是负极、其质量逐渐减小B、氢离子在铜表面被还原，产生气泡C、电流从锌片经导线流向铜片D、电子从锌片经导线流向铜片巩固练习【解析】锌铜稀硫酸原电池中，锌为负极，铜为正极，电流由铜经导线流向锌，电子从锌经导线流向铜，故C错误C3.（课本41页第6题）下列说法正确的是（ ）A、图1所示装置能将化学能转化为电能B、图2所示反应为吸热反应C、锌锰干电池中，锌筒做正极D、蓄电池充电时也发生了氧化还原反应巩固练习【解析】A、图1不能形成闭合回路，不能构成原电池；B、图2反应物能量高于生成物，为放热反应；‘C锌锰干电池中，锌作负极；D、蓄电池放电和充电均发生了氧化还原反应。D正确D巩固练习4、如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组（ ） A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4 B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸 C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液 D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液 D5.下列图片可构成原电池的是（ ）巩固练习C D6.写出电极反应式和总反应式正极 ：(C) 负极 ：(Zn) Zn －2e - = Zn2+ （氧化反应）Cu2+ + 2e - = Cu（还原反应）总反应： 正极 ：(Cu)负极 ：(Fe)2Ag+ + 2e - = Ag （还原反应）总反应： Fe －2e - = Fe2+ （氧化反应）巩固练习Fe+2Ag+=Fe2++2Ag Zn+Cu2+=Zn2++Cu一、 原 电 池 相 关 的 概 念Zn--Cu,稀H2SO42.电路：外电路内电路电子流向：失电子的一极流向得电子的一极电流方向：与电子流动方向相反阴离子流动方向与电子流动方向一致阳离子流动方向与电流方向一致1.电极：正极：电子流入的一极（Cu）负极：电子流出的一极（Zn）3.电极反应式：正极： 2H++ 2e-＝ H2↑负极： Zn－2e-＝ Zn2+4.总反应式：Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑课堂小结二.发展中的化学电源课堂小结