江苏省平潮高级中学高中化学集体备课 《第二章 化学反应与能量》第二节 化学能与电能教案 苏教版必修2

1 授课班级授课班级 课题 第二章课题 第二章 第二节第二节 化学能与电能化学能与电能 一一 课课 时时 知识知识 与与 技能技能 1 通过实验探究认识原电池的工作原理和原电池的构成条件 初步形成 原电池的概念 2 通过设计科学探究实验方案和实验装置 初步了解实验研究的方法和 实验方案设计的原则 步骤 注意事项 过程过程 与与 方法方法 1 通过对科学探究过程中实验现象的观察 讨论 归纳 呈现 培养实 验观察能力 实验现象的描述能力和使用化学用语的技能 通过对实 验现象的整理 分析 推理 归纳 从中培养实验分析能力和实验探 究能力 同时 在分组实验中培养合作学习的能力 体验与他人交流 的重要性 2 通过对探究原电池的工作原理和构成条件的学习过程进行计划 反思 评价和调控 初步形成自主学习化学的能力 3 通过对化学能转化为电能的学习 体验到科学探究的过程 理解科学 探究的意义 认识科学探究的基本过程与方法 初步养成科学探究的 能力 教教 学学 目目 的的 情感情感 态度态度 价值观价值观 通过探究化学能转化为电能的奥妙 发展学习化学的兴趣与热情 体 验科学探究的艰辛与喜悦 感受化学世界的奇妙与和谐 重重 点点 原电池的概念与构成条件 难难 点点 用已经学过的有关知识探究化学能转化为电能的条件和装置 知知 识识 结结 构构 与与 板板 书书 设设 计计 第二章第二章 第二节第二节 化学能与电能化学能与电能 一一 一 化学能与电能的相互转化一 化学能与电能的相互转化 1 1 定义 将化学能转变为电能的装置叫做 定义 将化学能转变为电能的装置叫做原电池原电池 primary primary batterybattery 锌片 溶解 失电子 做负极 电极反应 锌片 溶解 失电子 做负极 电极反应 Zn 2e ZnZn 2e Zn2 2 铜片 有气泡产生 得电子 做正极 电极反应 铜片 有气泡产生 得电子 做正极 电极反应 2H2H 2e 2e H H2 2 总反应方程式 总反应方程式 Zn 2HZn 2H Zn Zn 2 2 H H2 2 2 2 原电池反应的本质 氧化还原反应且是能自发进行的反应 一般是放热的 原电池反应的本质 氧化还原反应且是能自发进行的反应 一般是放热的 3 3 构成原电池的条件构成原电池的条件 有两种活动性不同的金属 或一种是非金属导体如碳棒 做电极 有两种活动性不同的金属 或一种是非金属导体如碳棒 做电极 负极负极 较活泼的金属较活泼的金属 正极正极 较不活泼的金属或非金属导体较不活泼的金属或非金属导体 电极材料均插入电解质溶液中 电极材料均插入电解质溶液中 两电极要相连接或接触 形成闭合回路 两电极要相连接或接触 形成闭合回路 2 自发进行的氧化还原反应 自发进行的氧化还原反应 4 4 原电池正负极的判断方法 原电池正负极的判断方法 1 1 由组成原电池的两极材料判断 一般是活泼的金属为负极 活泼性较弱的金属或由组成原电池的两极材料判断 一般是活泼的金属为负极 活泼性较弱的金属或 能导电的非金属为正极能导电的非金属为正极 2 2 根据电流方向或电子流动方向判断 电流是由正极流向负极 电子流动方向是由根据电流方向或电子流动方向判断 电流是由正极流向负极 电子流动方向是由 负极流向正极负极流向正极 3 3 根据原电池两极发生的变化来判断 失电子的反应根据原电池两极发生的变化来判断 失电子的反应 氧化反应氧化反应 负极 得电子的负极 得电子的 反应反应 还原反应还原反应 正极正极 教学过程教学过程 教学步骤 内容教学步骤 内容 教学方法 手教学方法 手 段 师生活动段 师生活动 投影展示 投影展示 水能 风能 石油 电能等常见能源的图片 课前活动 课前活动 阅读教材上的资料卡片 并思考什么是一次能源 什么是 二次能源 投影小结 投影小结 一次能源 直接从自然界取得的能源 二次能源 一次能源经过加工 转换得到的能源 创设情境 创设情境 多媒体动画展示 热电厂的生产过程 讲 讲 电能是现代社会中应用最广泛 使用最方便 污染最小的一种二 次能源 又称为电力 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 火力发电中最主要的发电方式是汽轮机 发电 汽轮机发电又称为蒸汽发电 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 问 问 在火力发电的过程中 能量是怎样进行转换的 讲 讲 在火力发电过程中 经历了一系列的能量转换 投影 投影 化学能 热能 机械能 电能 燃烧蒸汽发电机 问 问 在火力发电的过程中 化学能要经过一系列能量转换环节才能转 化为电能 由于转换环节多 能源利用率低 造成能源的极度浪费 那 么能否将化学能直接转化为电能 提高能量的利用率呢 这就是这节课 我们要解决的问题 板书 第二章 板书 第二章 第二节第二节 化学能与电能化学能与电能 一一 一 化学能与电能的相互转化一 化学能与电能的相互转化 讲 讲 火力发电的本质是将化学能转化为热能 再经过一系列能量转换 环节才能转化为电能 那么 要使氧化还原反应释放的能量不通过热能 而直接转化为电能 所要解决的第一个问题是什么 3 讲 讲 我们已经学习了有关金属的一些知识 了解了锌和铜的性质 锌 是比较活泼的金属 能溶于稀硫酸 铜是不活泼金属 不溶于稀硫酸 如果我们把锌片和铜片连接在一起 同时放到稀硫酸中 会发生什么现 象呢 下面我们做这个实验 探究实验 探究实验 实验 2 4 实验实验 1 1 铜片和锌片平行插入 且不接触 铜片和锌片平行插入 且不接触 实验现象锌表面有气泡产生 铜表面无明显现象 离子方程式Zn 2H Zn 2 H2 思考问题1 反应中 哪种物质失电子 哪种物质得电子 2 Zn 是通过什么途径将电子转移给溶液中 H 的 3 什么方法可使 Zn 与 H 分开 不让 H 直接在 Zn 表 面得电子 结论用导线将锌表面的电子引出来 讲 讲 若将氧化反应和还原反应分开在两个不同区域进行 那么 怎样 架设桥梁使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域 同时形成电流 实验实验 2 2 铜片和锌片平行插入 用导线连接 铜片和锌片平行插入 用导线连接 实验现象大量气泡从铜片逸出 锌片部分溶解 离子方程式Zn 2H Zn 2 H2 思考问题1 H 得到的电子是 Cu 失去的吗 2 在这个过程中 Cu 起什么作用 3 你怎样才能知道导线中有电子通过 结论Cu 起传导电子的作用 可用电流表测电流及方向 讲 讲 怎样知道所架设的桥梁中有电子通过 如何从电学角度考虑仪器 的选择和组装问题 实验 3 铜片和锌片平行插入 用导线连接 并在导线间连接电流表 实验现象锌表面无气泡 铜表面有气泡 电流表发生偏转 现象解释电子由 Zn导线铜片H 定向移动产生电 流 故电流表指针发生了偏转 思考问题1 电子从 Zn 到 H 经历了哪些途径 2 你认为这个过程能量是如何转化的 结论化学能直接转化为电能 讲 讲 要将化学能直接转化为电能 必须使氧化反应和还原反应在不同 的区域进行 同时架设桥梁 使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域 形成电流 这样将化学能直接转变为电能的装置叫做原电池 板书 板书 1 1 定义 将化学能转变为电能的装置叫做 定义 将化学能转变为电能的装置叫做原电池原电池 primary primary 4 batterybattery 投影 投影 Flash 动画展示 Zn Cu 原电池中电子的得失及流动情况 内电路中离子的移动情况 从微观角度加深对学生原电池工作原理的理 解 小结 小结 分析在 Zn Cu 原电池中 锌片 铜片两个区域得失电子的 情况 并用式子表示出来 板书 锌片 溶解 失电子 做负极 电极反应 板书 锌片 溶解 失电子 做负极 电极反应 Zn 2e ZnZn 2e Zn2 2 铜片 有气泡产生 得电子 做正极 电极反应 铜片 有气泡产生 得电子 做正极 电极反应 2H2H 2e 2e H H2 2 总反应方程式 总反应方程式 Zn 2HZn 2H Zn Zn 2 2 H H2 2 讲 讲 原电池反应所依据的化学反应原理是氯化还原反应 书写电极反书写电极反 应的方法归纳如下 应的方法归纳如下 1 写出总化学方程式 2 根据总化学反应方程式按照电子得失情况 分成氧化反应和还原反应 3 氧化反应在负极发生 还原反应在正极发生 注意介质参与反应 总的化学反应方程式是正负电极反应相加的结果 反过来也可以相 减 得电极反应 电极反应也遵守质量守恒 电荷守恒及正 负极得失 电子数相等的规律 书写电极方程式时要注意几点 书写电极方程式时要注意几点 1 根据给出的化学方程式或根据题意 确定原电池的正负极 弄清正负 极上发生反应的物质 2 弱电解质 气体或难溶物均以分子式表示 其余以离子符号表示 3 注意电解质溶液的成分 对正极 负极反应产物的影响 正 负极产 物可根据题意或据化学方程式确定 4 写电极反应时要遵守守恒原则 可在电极反应式一端据需要添加 H 或 OH 或 H2O 将两个电极反应式合起来 即可得到电池反应总方程 式 点击试题 点击试题 5 H2SO4 aq CuSO4 aq ZnCu 负负极极 正正极极 总总反反应应式式 负负极极 正正极极 总总反反应应式式 请请在在图图上上标标出出电电子子的的流流动动方方向向和和电电流流方方向向 并并判判断断正正负负极极 写写出出电电极极反反应应式式和和总总反反应应式式 AgFe Zn Zn 2e Zn2 Cu Cu2 2e Cu Zn Cu2 Zn2 Cu Fe Fe 2e Fe 2 Ag 2H 2e H 2 Fe 2H Fe 2 H2 Ie e I 讲 讲 通过以上的讨论 我们也可以抽象出原电池化学反应的本质是较 活泼的金属发生氧化反应 电子从较活泼的金属 负极 通过外电路流 向较不活泼的金属 正极 板书 板书 2 2 原电池反应的本质 氧化还原反应且是能自发进行的反应 原电池反应的本质 氧化还原反应且是能自发进行的反应 一般是放热的 一般是放热的 讲 讲 上面 我们通过实验探究了解了原电池的工作原理 初步形成原 电池的概念 那么 原电池是由哪些部分组成的 也即原电池的构成条 件是什么 科学探究 科学探究 探究目标 根据已有的氧化还原反应知识和电学知识 利用提供的实验 用品 设计一套原电池装置 探究原电池的构成条件 实验实验 1 1 如果两极的材料组成相同和不同时 将会产生什么现象 如果两极的材料组成相同和不同时 将会产生什么现象 A A Z Zn nC Cu u H H2 2S SO O4 4 A A Z Zn nC C H H2 2S SO O4 4 A A Z Zn nZ Zn n H H2 2S SO O4 4 A A Z Zn nF Fe e H H2 2S SO O4 4 A A C Cu uC Cu u H H2 2S SO O4 4 结结论论 区区别别 偏偏转转电电流流表表指指针针 原原电电池池 不不偏偏转转偏偏转转 两两极极材材料料不不同同 有有两两种种活活泼泼性性不不同同的的金金 属属 或或非非金金属属 作作电电极极 不不偏偏转转偏偏转转 6 实验实验 2 2 如果溶液的导电性强弱不同时 将会产生什么现象 如果溶液的导电性强弱不同时 将会产生什么现象 A A Z Zn nC Cu u H H2 2S SO O4 4 A A Z Zn nC Cu u 酒酒精精 A A Z Zn nC Cu u H HC Cl l 结结论论 区区别别 偏偏转转电电流流表表指指针针 原原电电池池 不不偏偏转转 溶溶液液不不同同 电电极极材材料料均均插插入入 电电解解质质溶溶液液中中 偏偏转转 实验实验 3 3 如果两个电极在同一容器和不同容器中将会产生什么现象 如果两个电极在同一容器和不同容器中将会产生什么现象 结结论论 区区别别 偏偏转转 组组 电电流流表表指指针针 不不偏偏转转 容容器器不不同同 两两极极相相连连形形成成闭闭合合电电路路 A A Z Zn nC Cu u H H2 2S SO O4 4 Z Zn n H H2 2S SO O4 4 A A C Cu u H H2 2S SO O4 4 学生分组总结汇报实验结果和实验结论 师生共同交流探讨 得出结论 板书 板书 3 3 构成原电池的条件构成原电池的条件 有两种活动性不同的金属 或一种是非金属导体如碳棒 做电极 有两种活动性不同的金属 或一种是非金属导体如碳棒 做电极 负极负极 较活泼的金属较活泼的金属 正极正极 较不活泼的金属或非金属导体较不活泼的金属或非金属导体 电极材料均插入电解质溶液中 电极材料均插入电解质溶液中 两电极要相连接或接触 形成闭合回路 两电极要相连接或接触 形成闭合回路 自发进行的氧化还原反应 自发进行的氧化还原反应 讲 讲 在这里我们要注意的是 原电池中 负极的金属性比正极强 电 极可能与电解质反应 也可能与电解质不反应 形成闭合回路的方式有 多种 可以是导线连接两个电极 也可以是两电极接触 有的原电池产 7 生的电流大 可以对外做功 有的原电池 电极上发生的反应很慢 产 生的电流极其微弱 不能对外做功 讲 讲 最后 我们总结一下原电池正负极的判断方法 板书 板书 4 4 原电池正负极的判断方法 原电池正负极的判断方法 1 1 由组成原电池的两极材料判断 一般是活泼的金属为负极 活泼性由组成原电池的两极材料判断 一般是活泼的金属为负极 活泼性 较弱的金属或能导电的非金属为正极较弱的金属或能导电的非金属为正极 2 2 根据电流方向或电子流动方向判断 电流是由正极流向负极 电子根据电流方向或电子流动方向判断 电流是由正极流向负极 电子 流动方向是由负极流向正极流动方向是由负极流向正极 3 3 根据原电池两极发生的变化来判断 失电子的反应根据原电池两极发生的变化来判断 失电子的反应 氧化反应氧化反应 负负 极 得电子的反应极 得电子的反应 还原反应还原反应 正极正极 讲 讲 除此之外 还可根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向 来判断 在原电池的电解质溶液内 阳离子的移向的极是正极 阴离子 移向的极是负极 还有 若原电池工作后 X 极质量增加 说明溶液中的阳离子在 X 极 正极 放电 X 级活动性较弱 若原电池工作后 X 极上有气泡冒出 是因为发生了析出 H2的电极 反应 说明 X 极为正极 活动性弱 即增重或产生气泡的为正极 溶解的为负极 但有些特殊情况要考虑电极与电解质溶液的反应 例如 Mg Al 与 NaOH 溶液构成的原电池中 Al 作负极 点击试题 点击试题 题型题型 1 1 原电池的判断原电池的判断 1 1 下下列列装装置置中中能能组组成成原原电电池池形形成成电电流流的的是是 C C A ZnCu H2SO4 CuZn A 酒酒精精 A BA B Zn H2SO4 A Cu H2SO4 C DC D A CuCu H2SO4 题型题型 2 2 原电池的工作原理原电池的工作原理 2 某金属能跟稀盐酸作用发出氢气 该金属与锌组成原电池时 锌为负 极 此金属是 A Mg B Fe C Al D Cu 8 3 由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时 电解质溶液的 PH A 不变 B 先变大后变小 C 逐渐变大 D 逐渐变小 题型题型 3 3 利用原电池电极判断金属性强弱利用原电池电极判断金属性强弱 4 把 a b c d 四块金属片浸入稀硫酸中 用导线两两相连组成原电池 若 a b 相连时 a 为负极 c d 相连时 电流由 d 到 c a c 相连时 c 极上产生大量气泡 b d 相连时 b 上有大量气泡产生 则四种金属 的活动性顺序由强到弱的为 A a b c d B a c d b C c a b d D b d c a 题型题型 4 4 原电池的构成条件原电池的构成条件 5 一个电池反应的离子方程式是 Zn Cu2 Zn2 Cu 该反应的的原电池正 确组合是 题型题型 5 5 原电池电极反应的书写原电池电极反应的书写 5 5 5 5 一一个个电电池池反反应应的的离离子子方方程程式式是是一一个个电电池池反反应应的的离离子子方方程程式式是是 Z Zn n C Cu uZ Zn n C Cu u2 2 2 2 Z Zn n Z Zn n2 2 2 2 C Cu u C Cu u 该该反反应应的的的的原原电电池池正正确确组组合合是是 该该反反应应的的的的原原电电池池正正确确组组合合是是 C C HClCuSO4H2SO4CuCl2电电解解质质溶溶液液 ZnZnZnCu负负极极 FeCuCuZn正正极极 DCBA 6 科学工作者为心脏病人设计的心脏起搏器的电池是以 Pt 和 Zn 为电极 材料 依靠人体内液体中含有一定浓度的溶解氧 H 和 Zn2 进行工作 回答下列问题 1 负极材料是 电极反应式是 2 正极材料是 电极反应式是 课后作业 课后作业 案例分析 在伦敦的上流社会 有一位贵族夫人格林太太 幼年时因蛀牙补过一颗不锈钢的假牙 不料后来 她又因为车祸掉了一 颗牙 为了显示其富有 她装了一颗黄金假牙 自此以后 她就经常出 现头痛 失眠心情烦燥等症状 更奇怪的是 众多的医学家为她检查后 都找不到病因是什么 这位夫人整日感到精神萎靡 找遍各大医院会诊 也不见效果 格林太太的病因到底是什么呢 请同学根据本节的知识和 我们生物学上的常识进行一下诊断 教学回顾教学回顾 9 教教 案案 授课班级授课班级课题 第二章课题 第二章 第二节第二节 化学能与电能化学能与电能 二二 课课 时时 知识知识 与与 技能技能 在获得原电池概念和组成条件的基础上 能设计出一些原电池实验 学 习实验研究的方法 过程过程 与与 方法方法 1 在探究设计原电池实验的过程中 学会运用观察 实验 查阅资料等多种 手段获取信息 并运用比较 分类 归纳 概括等方法对信息进行加工 2 能对自己的化学学习过程进行计划 反思 评价和调控 提高自主学习化 学的能力 教教 学学 目目 的的 情感情感 态度态度 价值价值 观观 1 有参与化学科技活动的热情 有将原电池知识应用于生产 生活实践的意 识 能够对与化学有关的社会和生活问题作出合理的判断 2 了解原电池对个人生活和社会发展的贡献 关注能源问题 逐步形成可持 续发展的思想 重重 点点 在实验探究的基础上认识原电池的组成及应用 难难 点点 对研究成果以及学习过程和结果的评价和反思 知知 识识 结结 构构 与与 板板 书书 设设 计计 知识拓展知识拓展 原电池的应用原电池的应用 制作化学电源制作化学电源 加快反应速率 加快反应速率 判断金属活动性的强弱判断金属活动性的强弱 揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀 揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀 二 发展中的化学电源二 发展中的化学电源 chemical chemical powerpower source source 1 1 干电池 干电池 drydry cell cell 负极 锌筒 负极 锌筒 ZnZn 2e2e Zn Zn2 2 正极 石墨 正极 正极 石墨 正极 2NH2NH4 4 2e 2e 2NH 2NH3 3 H H2 2 电池的总反应式为 电池的总反应式为 ZnZn 2NH 2NH4 4 ZnZn2 2 2NH 2NH3 3 H H2 2 副反应 副反应 H H2 2 2MnO 2MnO2 2 Mn Mn2 2O O3 3 H H2 2O O 4NH4NH3 3 Zn Zn2 2 Zn NH Zn NH3 3 4 4 2 2 2 2 充电电池 充电电池 1 1 铅蓄电池铅蓄电池 storage storage battery battery 负极 负极 Pb 2ePb 2e SO SO4 42 2 PbSO PbSO4 4 正极 正极 PbOPbO2 2 2e 2e 4H 4H SO SO4 42 2 PbSO PbSO4 4 2H 2H2 2O O 10 蓄电池充电和放电的总化学方程式为 蓄电池充电和放电的总化学方程式为 Pb PbOPb PbO2 2 2H 2H2 2SOSO4 42PbSO2PbSO4 4 2H 2H2 2O O 2 2 镍氢电池镍氢电池 负极 负极 H H2 2 2OH 2OH 2e2e 2H 2H2 2O O 正极 正极 2NiO OH 2NiO OH 2H 2H2 2O O 2e 2e 2Ni OH 2Ni OH 2 2 2OH 2OH 放电总反应式 放电总反应式 H H2 2 2NiO OH 2NiO OH 2Ni OH 2Ni OH 2 2 3 3 碱性蓄电池 碱性蓄电池 银锌电池 银锌电池 负极 负极 Zn 2OHZn 2OH 2e 2e ZnO H ZnO H2 2O O 正极 正极 AgAg2 2O HO H2 2O 2eO 2e 2Ag 2OH 2Ag 2OH 1 1 银锌电池充电和放电的总化学方程式为 银锌电池充电和放电的总化学方程式为 Zn AgZn Ag2 2O HO H2 2O O 2Ag Zn OH 2Ag Zn OH 2 2 镉镍电池 镉镍电池 2 2 负极 负极 CdCd 2OH2OH 2e 2e Cd Cd OHOH 2 2 正极 正极 2NiO2NiO OHOH 2e 2e 2H 2H2 2O 2NiO 2Ni OHOH 2 2 2OH 2OH 镉镍电池充电和放电的总化学方程式为 镉镍电池充电和放电的总化学方程式为 2NiO2NiO OHOH CdCd 2H2H2 2O O2Ni2Ni OHOH 2 2 CdCd OHOH 2 2 4 4 锂电池锂电池 负极 负极 LiLi e e LiLi 正极 正极 MnOMnO2 2 e e MnOMnO2 2 总反应式 总反应式 LiLi MnOMnO2 2 LiMnOLiMnO2 2 3 3 燃料电池 燃料电池 fuel fuel cell cell 1 1 氢氧燃料电池氢氧燃料电池 碱性 电极反应 负极 碱性 电极反应 负极 2H2H2 2 4OH 4OH 2e2e 4H 4H2 2O O 正极 正极 O O2 2 2H 2H2 2O 2eO 2e 4OH 4OH 电池的总反应为 电池的总反应为 2H2H2 2 O O2 2 2H2H2 2O O 若电解质溶液为稀若电解质溶液为稀 H H2 2SOSO4 4 负极 负极 2H2H2 2 4e4e 4H 4H 正极 正极 O O2 2 4H4H 4e4e 2H 2H2 2O O 放电总反应式 放电总反应式 2H2H2 2 O O2 2 2H2H2 2O O 2 2 甲烷氧气燃料电池甲烷氧气燃料电池 负极 负极 CHCH4 4 10OH 10OH 8e 8e CO CO3 32 2 7H 7H2 2O O 正极 正极 2O2O2 2 4H 4H2 2O 8eO 8e 8OH 8OH 电池的总反应式为 电池的总反应式为 CHCH4 4 2O 2O2 2 2KOH K 2KOH K2 2COCO3 3 3H 3H2 2O O 教学过程教学过程 教学步骤 内容教学步骤 内容 教学方法 手教学方法 手 段 师生活动段 师生活动 知识回顾 知识回顾 1 原电池的原理 2 简单的原电池的正负极和电子流向如何 过 过 上节课我们重点学习了原电池的原理和构成条件 那么原电池的 原理又是如何应用在我们的生产生活领域上的呢 11 板书 知识拓展 板书 知识拓展 原电池的应用原电池的应用 制作化学电源制作化学电源 加快反应速率 加快反应速率 讲 讲 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 板书 板书 判断金属活动性的强弱判断金属活动性的强弱 揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀 揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀 讲 讲 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 讲 讲 有一位非常喜欢赶时髦的富商决定建造一艘海上游艇 为了使游 艇奢侈豪华 他不惜重金让造船师用昂贵 漂亮 对海水有很强抗腐蚀 能力的镍铜合金将船底包起来 由于这种合金的金属强度不够大 造船 师又不得不用特种钢来制造游艇的许多零件 在一片赞美声中 游艇缓 缓驶进了大海 畅游于碧海波涛中 可是未过几周 这艘游艇底部变得 千疮百孔 过早结束了它的使命 你能解释其中的原因吗 请请结结合合组组成成原原电电池池的的条条件件 将将氧氧化化还还原原反反 应应 F Fe e C Cu u2 2 C Cu u F Fe e2 2 设设计计成成一一个个原原电电池池 1 电电解解液液 2 电电极极材材料料 负负极极 正正极极 3 电电极极反反应应式式 负负极极 正正极极 拓拓 展展 F Fe e 2 2e e F Fe e 2 2 C Cu u2 2 2 2e e C Cu u 铁铁 铜铜 石石墨墨或或比比铁铁不不活活 泼泼的的其其他他金金属属 硫硫酸酸铜铜 氯氯化化铜铜 硝硝酸酸铜铜 等等可可溶溶性性铜铜盐盐溶溶液液 引言引言 人们应用原电池原理 制作了多种电池 如干电池 蓄电池 充 电电池 高能电池等 以满足不同需要 我们课我们具体来学习几种利 用化学能转变为电能的化学电源 板书板书 二 发展中的化学电源二 发展中的化学电源 chemical chemical powerpower source source 讲 讲 最古老的电池 巴格达电池 1936 年 6 月 伊拉克考古学家在巴格达城郊 发现了大量公元前二 百多年属于波斯王朝时代的文物 其中包括一些奇怪的陶制器皿和生锈 的铜管 铁棒 陶制器皿有点像花瓶 高 15 厘米 呈淡黄色 瓶里装满 了沥青 沥青之中有个铀管 直径 2 6 厘米 高 9 厘米 铀管中又有一 12 层沥青 并有一根锈迹斑斑的铁棒 讲讲 上述原电池的结构较简单 携带也不方便 当今的电池工业已能制 造出各种各样的实用电池 实用电池一般应具有的特点是 能产生稳定 而具有较高电压的电流 安全 耐用且便于携带 能够适用于特殊用途 便于回收处理 不污染环境或对环境产生较小的影响 下面我们来简单 介绍几种常见电池和新型电池 板书板书 1 1 干电池 干电池 drydry cell cell 讲 干电池是用锌制圆筒型外壳作负极 位于中央的顶盖有铜的石墨 作正极 在石墨周围填充 NH4Cl 和淀粉糊作电解质 还填有 MnO2和炭黑 Zn Mn 电池 板书板书 负极 锌筒 负极 锌筒 ZnZn 2e2e Zn Zn2 2 正极 石墨 正极 正极 石墨 正极 2NH2NH4 4 2e 2e 2NH 2NH3 3 H H2 2 电池的总反应式为 电池的总反应式为 ZnZn 2NH 2NH4 4 ZnZn2 2 2NH 2NH3 3 H H2 2 副反应 副反应 H H2 2 2MnO 2MnO2 2 Mn Mn2 2O O3 3 H H2 2O O 4NH4NH3 3 Zn Zn2 2 Zn NH Zn NH3 3 4 4 2 2 讲讲 淀粉糊的作用是提高阴 阳离子在两极的析出速率 ZnCl2的作用是 吸收 NH3 MnO2作用是吸收正极放出的 H2生成 MnO OH 从而消除电极 正极 H2的集结现象 防止产生极化 干电池是一次性电池 放电后不能 再使用 内部氧化还原反应不可逆 为提高使用寿命 用 KOH 代替 NH4Cl 来提高性能 干电池的主要用途是录音机 闪光灯 手电筒 电动玩具 袖珍电 视机以及电极 空调摇控器等 过 过 充电电池又称二次电池 可充电电池是两极都参加反应的电池 这是一种发展较快的原电池 如铅蓄电池 银锌电池 纽扣电池 锂电池 爱迪生蓄电池等 它们的负极是较活泼的金属 正极一般是金 属氧化物 放电时 负极被氧化 正极材料的氧化物被还原 充电时的 电极反应与放电时相反 板书板书 2 2 充电电池 充电电池 1 1 铅蓄电池铅蓄电池 storage storage battery battery 讲讲 铅蓄电池可放电亦可充电 它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外 壳 在正极板上有一层棕褐色的 PbO2 负极是海棉状的金属铅 两极均 浸入硫酸溶液中 且两极间用橡胶或微孔塑料隔开 板书板书 负极 负极 Pb 2ePb 2e SO SO4 42 2 PbSO PbSO4 4 正极 正极 PbOPbO2 2 2e 2e 4H 4H SO SO4 42 2 PbSO PbSO4 4 2H 2H2 2O O 13 蓄电池充电和放电的总化学方程式为 蓄电池充电和放电的总化学方程式为 Pb PbOPb PbO2 2 2H 2H2 2SOSO4 42PbSO2PbSO4 4 2H 2H2 2O O 讲讲 当放电进行到硫酸的浓度降低 溶液的密度达到 1 18g cm3时应停 止使用 需充电 充电时起电解池的作用 思考与交流 思考与交流 铅蓄电池在放电前后电解质溶液和电极分别有哪些变化 这对电池的继续工作会带来哪些影响 电解质溶液的浓度有所下降 同时电极上都附着一层难溶物 PbSO4 使电池的电压降低 电压不稳定 欲使其恢复 就要对其进行充电 板书板书 2 2 镍氢电池镍氢电池 负极 负极 H H2 2 2OH 2OH 2e2e 2H 2H2 2O O 正极 正极 2NiO OH 2NiO OH 2H 2H2 2O O 2e 2e 2Ni OH 2Ni OH 2 2 2OH 2OH 放电总反应式 放电总反应式 H H2 2 2NiO OH 2NiO OH 2Ni OH 2Ni OH 2 2 讲讲 1970 1975 开发了先进的银锌 镍镉电池技术 1975 1983 美国海军 生产潜水艇用银锌电池 1979 1987 美国国家能源部发展电动车用的镍 锌电池 1998 1992 美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水 板书板书 3 3 碱性蓄电池 碱性蓄电池 银锌电池 银锌电池 负极 负极 Zn 2OHZn 2OH 2e 2e ZnO H ZnO H2 2O O 1 1 正极 正极 AgAg2 2O HO H2