資源簡介

(共36張PPT)
教學目標
本節重點
化學能轉化為電能的裝置特點及原理。
本節難點
化學能轉化為電能的裝置特點及原理。
1．能舉出化學能轉化為電能的實例，辨識簡單原電池的正負極及正負極上發生的化學反應類型。
2．知道原電池概念及原電池工作原理是利用氧化還原反應將化學能轉化為電能的裝置，知道構成原電池的條件。
導入
你知道嗎？
我們的生活很難離開電，電是從哪來的？
獲取電源的途徑！
火力發電
核電站
水力發電
風力發電
01
火力發電
一、火力發電
探究學習
1.我們日常使用的電能主要來自火力發電
我們日常使用的電能主要來自火力發電。火力發電是通過化石燃料燃燒時發生的氧化還原反應，使化學能轉化為熱能，加熱水使之汽化為蒸汽以推動蒸汽輪機，帶動發電機發電。火力發電過程中，化學能經過一系列能量轉化過程，間接轉化為電能。其中，燃燒（氧化還原反應）是關鍵。
一、火力發電
探究學習
2.火力發電：化學能經過一系列能量轉化過程，間接轉化為電能。
化學能
燃料燃燒
熱能
蒸汽輪機
機械能
發電機
電能
直接？
1、煤炭是不可再生資源，會造成能源危機
2、煤炭燃燒會產生污染性氣體
3、轉換環節多，能量損耗大，能量的利用率低
弊端
煤炭
02
原電池原理
二、原電池原理
實驗探究
要想使氧化還原反應釋放的能量直接轉化為電能，就要設計一種裝置，使反應中的電子轉移在一定條件下形電流。化學電池就是這樣一種裝置。
(1) 將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現象。
(2) 用導線連接鋅片和銅片，觀察、比較導線連接前后的現象。
(3)如圖6-6所示，用導線在鋅片和銅片之間串聯一個電流表，觀察電流表的指針是否偏轉。
【實驗6-3】
二、原電池原理
實驗探究
1.實驗探究——鋅銅原電池原理
二、原電池原理
探究學習
1.實驗探究——鋅銅原電池原理
序號 實驗步驟 實驗裝置 現象 結論或解釋
Ⅰ 將鋅片、銅片插入 盛稀硫酸的燒杯中，觀察現象。
Ⅱ 用導線連接鋅片和銅片，觀察、比較導線連接前后的現象
Ⅲ 用導線在鋅片和銅片間串聯一個電流表G ，觀察電流表指針是否偏轉。
銅片（鋅片）上有氣泡，電流計指針偏轉

鋅片表面有氣泡，銅片表面沒有氣泡
Zn+2H+ = Zn2++H2↑，銅與稀硫酸不反應
鋅片、銅片表面都有氣泡
鋅失去電子，經導線流向銅片，H+在銅片上得到電子還原成H2。
二、原電池原理
實驗探究
2.原電池
⑴定義：把化學能轉化為電能的裝置
⑵本質：有自發的氧化還原反應
二、原電池原理
探究學習
3.原電池的工作原理
Cu片——正極
2H＋＋2e－＝H2↑
Zn片——負極
Zn－2e－＝Zn2＋
總反應方程式：
Zn＋2H＋＝Zn2＋＋ H2↑
還原反應
氧化反應
電子導體
電子：由負極經導線到正極
電流：由正極經導線到負極
離子導體
陽離子 正極
陰離子 負極
二、原電池原理
探究學習
4.實驗探究原電池形成條件
Zn
Cu
稀硫酸
Zn
石墨
稀硫酸
Zn
木條
稀硫酸
金屬與非金屬導體（石墨）
負極：較活潑的金屬
正極：較不活潑的金屬、石墨等
二、原電池原理
探究學習
4.實驗探究原電池形成條件
更換電解質
電極需插進電解質溶液或熔融態中
二、原電池原理
探究學習
4.實驗探究原電池形成條件
硫酸銅
稀硫酸
Zn Cu
必須形成閉合回路
例題
【例1】下列哪些裝置能構成原電池？
A
B
C
D
E
√
√
F
√
稀硫酸
Zn
Fe
稀硫酸
Ag
Cu
A
稀硫酸
Zn
Cu
√
Zn
H2SO4溶液
G
你知道嗎？
如何設計電池呢？
氧化還原反應
氧化反應
還原反應
分開進行
形成
閉合回路
原電池
03
設計原電池
三、設計原電池
探究學習
1.設計原電池的基本思路
還原劑 ＋ 氧化劑＝氧化產物＋還原產物
（失電子）
（得電子）
負極反應物
負極材料
正極反應物
正極材料
負極
正極
離子導體
電子導體
三、設計原電池
探究學習
2.將反應Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu，設計為原電池。
Fe
①依據反應式確定電極材料
Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu
1 ×
Fe－2e－＝Fe2＋
氧化反應
負極
Cu2＋＋2e－＝Cu
1 ×
還原反應
正極
Cu
三、設計原電池
探究學習
2.將反應Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu，設計為原電池。
②判斷電解質溶液
Cu2＋＋2e－＝Cu
Fe
Cu
Fe－2e－＝Fe2＋
Cu2＋
Cu2＋
CuSO4溶液
CuCl2溶液
三、設計原電池
探究學習
【目的】
根據原電池原理，設計和制作簡易電池，體會原電池的構成要素。
【用品】
水果（蘋果、柑橘或檸檬等），食鹽水，濾紙，銅片、鐵片、鋁片等金屬片，石墨棒，導線，小型用電器（發光二極管、電子音樂卡或小電動機等），電流表。
【實驗】
（1）水果電池
參考圖6-8所示水果電池，自選水果及相關
用品，制作水果電池。
（2）簡易電池
參考圖6-9，制作簡易電池，并試驗和比較不
同材料作電極的效果。
（3）設計演示原電池的趣味實驗
利用發光二極管、電子音樂卡或小電動機等，
設計一個演示原電池的趣味實驗（如電壓不足，可將幾個電池串聯起來）。
探究
簡易水果電池的制作
三、設計原電池
探究學習
3.簡易水果電池的制作
水果電池
三、設計原電池
探究學習
3.簡易水果電池的制作
超級檸檬電池
請你說說！
無處不在的電池！
普通干電池
手機電池
鈕扣電池
筆記本電腦專用電池
心臟起搏器電池
氫氧燃料電池
04
化學電源
一、化學電源
探究學習
1.一次電池
電池放電后不能充電(內部的氧化還原反應無法逆向進行)
負極（鋅筒）：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反應
正極（石墨棒）：MnO2 得電子 還原反應
鋅逐漸消耗，二氧化錳不斷被還原，電池電壓逐漸降低，最后失效。
一、化學電源
探究學習
2.二次電池(充電電池)
放電時所進行的氧化還原反應，在充電時可以逆向進行，使電池恢復到放電前的狀態,從而實現放電（化學能轉化為電能）與充電（電能轉化為電能）的循環。
①鉛蓄電池
一、化學電源
探究學習
2.二次電池(充電電池)
①鉛蓄電池
負極: Pb +SO42- - 2e- = PbSO4
正極: PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O
正極：PbO2
負極：Pb
電解質：H2SO4溶液
氧化反應
正負極材料
Pb + PbO2 + 4H+ +2SO42- 2PbSO4 + 2H2O
放電
充電
還原反應
一、化學電源
探究學習
2.二次電池(充電電池)
②鋰電池
負極：Li - e- = Li+
正極：MnO2 + e- = MnO2-
總反應式：Li + MnO2 = LiMnO2
一、化學電源
對比探究
2.二次電池(充電電池)
③鋰離子電池
負極材料：嵌鋰層狀石墨(LixC6 )
正極材料：鈷酸鋰(Li1-xCoO2)
電解液：鋰導電有機電解液
正極：
負極：
LixC6 － xe－＝ 6C+xLi+
Li1-xCoO2+xe-+xLi+ ＝LiCoO2
你知道嗎？
你知道冬奧會的氫騰燃料電池汽車嗎？
發展中的燃料電池
燃料電池是一種將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學能直接轉化為電能的電化學反應裝置，具有清潔、安全、高效等特點。燃料電池的能量轉化率可以達到80%以上。當以氫氣為燃料時，產物為水；以甲烷為燃料時，產物為水和二氧化碳。與常規發電廠相比，其二氧化碳排放量明顯降低。燃料電池與干電池或蓄電池的主要差別在于反應物不是儲存在電池內部，而是從外部提供，這時電池起著類似試管、燒杯等反應器的作用。
燃料電池的供電量易于調節，能適應用電器負載的變化，而且不需要很長的充電時間，在航天、軍事和交通等領城有廣闊的應用前景。
一、化學電源
探究學習
3.燃料電池
燃料電池是一種將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學能直接轉化為電能的電化學反應裝置，具有清潔、安全、高效等特點
氫氧燃料電池
一、化學電源
探究學習
3.燃料電池
燃料電池是一種將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學能直接轉化為電能的電化學反應裝置，具有清潔、安全、高效等特點
氫氧燃料電池
正極：
負極：
2H2 – 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
總反應：
2H2 + O2 = 2H2O
小結
練習
1.如圖所示，下列對于該原電池的敘述正確的是( )
A.銅是負極，銅片上有氣泡產生
B.銅片質量逐漸減小
C.電流從鋅片經導線流向銅片
D.氫離子在銅片表面被還原
D
2.如圖所示，a的金屬活動性在氫之前，b為碳棒。關于該裝置的說法中，正確的是( )
A. a極上發生還原反應，b極上發生氧化反應
B. 碳棒上有氣體逸出，溶液中c(H＋)增大
C. 導線上有電流，電流方向a→b
D. 反應后a極質量減小
D

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