学年高二化学鲁科版选修一同步电池探秘省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究第1页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究1了解并掌握原了解并掌握原电电池池组组成条件以及工作原理。成条件以及工作原理。2学会怎学会怎样样判断判断电电源正源正负负极。极。3了解了解惯惯用用电电池种池种类类、性能以及新型、性能以及新型电电池池发发展展趋势趋势。4学会利用原学会利用原电电池原理分析日常生活中相关池原理分析日常生活中相关问题问题。课题课题1电池探秘电池探秘第2页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究怎怎样样判断判断电电池正池正负负极？极？提提醒醒在在电电池池中中，区区分分正正负负极极可可从从氧氧化化还还原原反反应应角角度度，即即正正极极发发生生还还原原反反应应，负负极极发发生生氧氧化化反反应应，反反应应中中失失去去电电子子，电电流流入，溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极。流流入，溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极。第3页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究1.电电池池是是把把 转转化化成成 装装置置，其其实实质质是是发发生生了了 反反应应。以以铜铜、锌锌原原电电池池为为例例，片片失失去去电电子子，电电子子经经导导线线流流向向 片片，溶溶液液中中H从从 片片上上得得到到电电子子被被 成成氢氢原原子子，继继而而结结合合成成氢氢分分子子，在在 片片上上放放出出，其其中中电电子子流流出出极极为为 极极，发发生生 反反应应，电电子子流流入入极极为为 极，极，发发生生 反反应应，总电总电池反池反应应式式为为。笃学笃学一一电池是怎样工作电池是怎样工作 化学能化学能电能电能氧化还原氧化还原锌锌铜铜铜铜还原还原铜铜负负氧化氧化正正还原还原Zn2H=Zn2H2第4页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究(1)，(2)，(3)，(4)。2形成原电池条件形成原电池条件活泼性不一样电极活泼性不一样电极电解质溶液电解质溶液闭合回路闭合回路自发进行氧化还原反应自发进行氧化还原反应第5页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究笃学二笃学二认识几个电池认识几个电池第6页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究PbO2 Pb 第7页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究(1)原理：利用原理：利用 和和 间间 提提供供电电能能电电池。池。(2)最大特点是最大特点是。(3)氢氢氧氧燃燃料料电电池池：正正极极输输入入 ，负负极极输输入入 ，电电解解质质 ，总总反反应为应为。(4)优优点：效率高，无点：效率高，无污污染，装置可重复使用。染，装置可重复使用。3燃料电池燃料电池燃料燃料氧化剂氧化剂氧化还原反应氧化还原反应工作时不停地从外界输入燃料和工作时不停地从外界输入燃料和氧化剂氧化剂氧气氧气氢气氢气KOH2H2O2=2H2O第8页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究4化化学学电电池池表表示示方方法法为为：()负负极极()|电电解解质质|正正极极()，请请用用这这种方法表示以下原种方法表示以下原电电池池锌锰锌锰干干电电池：池：，锌锌氧化汞氧化汞电电池：池：，铅铅蓄蓄电电池：池：，氢氢氧燃料氧燃料电电池：池：，铜锌铜锌原原电电池：池：，碱性碱性锌锰电锌锰电池：池：。()Zn|NH4Cl，ZnCl2|MnO2，C()()Zn|KOH|HgO，C()()Pb|H2SO4|PbO2()()Pt，H2|KOH|O2，Pt()()Zn|H2SO4|Cu()()Zn|KOH|MnO2，C()第9页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究【慎思慎思1】原原电电池两极判断。池两极判断。提醒提醒规律：负氧正还。规律：负氧正还。普普通通是是活活泼泼金金属属作作负负极极，不不活活泼泼金金属属或或导导电电非非金金属属作作正正极极，但但不不一一定定是是两两极极材材料料发发生生反反应应。电电池池负负极极电电子子流流出出极极失电子极失电子极活泼金属发生氧化反应。活泼金属发生氧化反应。电池正极电池正极电子流入极电子流入极得电子极得电子极还原反应。还原反应。第10页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究【慎思慎思2】怎怎样样判断某种装置是否是原判断某种装置是否是原电电池？池？提提醒醒原原电电池池工工作作原原理理是是要要有有电电子子定定向向移移动动形形成成电电流流，所所以以看看哪哪种种装装置置能能够够形形成成原原电电池池，就就要要看看这这一一装装置置是是否否满满足足以下四个条件：以下四个条件：(1)能发生氧化还原反应。能发生氧化还原反应。(2)有活泼性不一样两极材料。有活泼性不一样两极材料。(3)有电解质溶液。有电解质溶液。(4)能组成闭合回路。能组成闭合回路。第11页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究关键点一关键点一|葡萄糖化学性质葡萄糖化学性质知识关键点实实例例概念概念将化学能转化为电能装置(如右图)自自发发反反应应：实实质质化学能化学能转转化化为电为电能能组成前提能自能自发发地地发发生氧化生氧化还还原反原反应应组成条件(1)两个两个电电极极(2)电电解解质质溶液溶液(3)“两极两极”“”“一液一液”连连成回路成回路(4)能自能自发发地地发发生氧化生氧化还还原反原反应应第12页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究知识关键点实实例例电极组成负极：还原性相对较强材料正极：还原性相对较弱材料Zn板板负负极极Cu板板正极正极电电极反极反应应负负极：失去极：失去电电子，氧化反子，氧化反应应正极：得到正极：得到电电子，子，还还原反原反应应负负极：极：Zn2e=Zn2正极：正极：Cu22e=Cu电电荷流向荷流向电电流流向流流向外外电电路：路：电电子由子由负负极流向正极，极流向正极，电电流方向相反流方向相反内内电电路：阴离子移向路：阴离子移向负负极，阳极，阳离子移向正极，离子移向正极，电电流由流由负负极流极流向正极向正极外外电电路：路：电电子由子由Zn板板经导经导线线流向流向Cu板；板；内内电电路：路：SO、OH移向移向Zn板板(负负极极)；Cu2、Zn2移移向向Cu板板(正极正极)第13页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究知识关键点实实例例电极反应式与反应总式关系两个两个电电极反极反应应式加合，式加合，即得反即得反应总应总式式负负极：极：Zn2e=Zn2正极：正极：Cu22e=Cu总总式：式：ZnCu2=Zn2Cu主要作用（1）制作电池（2）预防金属被腐蚀（3）提升化学反应速率(1)制作干制作干电电池、池、铅铅蓄蓄电电池池(2)用粗用粗锌锌代替代替纯锌纯锌制取制取H2，反，反应应速率快速率快(3)Fe与与Cu相相连连接，接，处处于于电电解解质质溶液中，溶液中，Cu受保受保护护第14页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究【例例1】氢氢氧氧燃燃料料电电池池是是符符合合绿绿色色化化学学理理念念新新型型发发电电装装置置。如如右右图图为为电电池池示示意意图图，该该电电池池电电极极表表面面镀镀一一层层细细小小铂铂粉粉，铂铂吸附气体能力吸附气体能力强强，性，性质稳质稳定，定，请请回答：回答：(1)氢氢氧氧燃燃料料电电池池能能量量转转化化主主要要形形式式是是_，在在导导线线中中电电子子流流动动方方向向为为_(用用a、b表示表示)。(2)负负极反极反应应式式为为_。(3)电电极表面极表面镀铂镀铂粉原因粉原因为为_。第15页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究第16页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究解解析析(1)原原电电池池工工作作原原理理是是将将化化学学能能转转化化成成电电能能。因因为为燃燃料料电电池池电电池池反反应应式式就就是是它它燃燃烧烧化化学学方方程程式式，所所以以该该燃燃料料电电池池电电池池反反应应式式为为：2H2O2=2H2O，其其中中氢氢元元素素从从零零价价升升至至1价价，失失去去电电子子，即即电电子子从从a流流向向b。(2)负负极极为为失失去去电电子子一一极极，即即H2失失电电子子生生成成H，因因为为溶溶液液是是碱碱性性，故故电电极极反反应应式式左左右右应应各各加加上上OH。(3)铂铂粉粉接接触触面面积积大大，能能够够加加紧紧化化学学反反应应速速率率。(4).Li从从零零价价升升至至1价价，作作还还原原剂剂。.H2O中中H从从1价价降降至至H2中零价，作氧化剂。中零价，作氧化剂。第17页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究答案答案(1)由化学能由化学能转变为电转变为电能由能由a到到b(2)2H24OH4e=4H2O或或H22OH2e=2H2O(3)增大增大电电极极单单位面位面积积吸附吸附H2、O2分子数，加分子数，加紧电紧电极反极反应应速率速率(4)LiH2O第18页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究【体验体验1】以下装置能以下装置能够组够组成原成原电电池是池是 ()。第19页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究解解析析组组成成原原电电池池要要有有四四个个基基本本条条件件：电电解解质质溶溶液液、两两个个活活泼泼性性不不一一样样电电极极并并插插入入电电解解质质溶溶液液中中组组成成闭闭合合回回路路、能能够够自自发发进进行行氧氧化化还还原原反反应应。四四个个条条件件相相互互联联络络，不不能能孤孤立立。B项项中电极均为中电极均为Cu，D项中所用乙醇为非电解质，不可。项中所用乙醇为非电解质，不可。答案答案AC第20页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究1原电池正负极判断原电池正负极判断关键点二关键点二|原电池正负极判断及电极反应式书写原电池正负极判断及电极反应式书写 原原电电池池有有两两个个电电极极，一一个个是是正正极极，一一个个是是负负极极，判判断断正正极和负极方法是：极和负极方法是：(1)由由组组成成原原电电池池两两极极电电极极材材料料判判断断。普普通通是是活活泼泼性性强强金金属为负极，活泼性较弱金属或能导电非金属为正极。属为负极，活泼性较弱金属或能导电非金属为正极。(2)依依据据外外电电路路中中电电流流方方向向或或电电子子流流动动方方向向判判断断。电电流流是是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。第21页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究(3)依依据据原原电电池池里里电电解解质质溶溶液液内内离离子子定定向向移移动动方方向向判判断断。在在原原电电池池电电解解质质溶溶液液内内，阳阳离离子子移移向向极极是是正正极极，阴阴离离子子移移向向极极是是负负极。极。(4)依依据据原原电电池池两两极极发发生生改改变变来来判判断断，原原电电池池负负极极总总是是失失电电子子发发生氧化反生氧化反应应，其正极，其正极总总是得是得电电子子发发生生还还原反原反应应。(5)依依据据现现象象判判断断。溶溶解解一一极极为为负负极极，增增重重或或者者有有气气体体放放出出一一极极为为正极。正极。第22页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究原原电电池正、池正、负负极判断极判断图图示：示：第23页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究(1)普通普通电电极反极反应应式式书书写写2电极反应式书写电极反应式书写第24页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究第25页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究【例例2】关关于于如如图图所所表表示示原原电电池池，以以下下说说法正确是法正确是()。A电子从锌电极经过电流表流向铜电子从锌电极经过电流表流向铜 电极电极B盐桥中阴离子向硫酸铜溶液中盐桥中阴离子向硫酸铜溶液中 迁移迁移C锌电极发生还原反应，铜电极发锌电极发生还原反应，铜电极发 生氧化反应生氧化反应D铜电极上发生电极反应是铜电极上发生电极反应是2H 2e=H2第26页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究解解析析由由原原电电池池装装置置图图可可知知，负负极极为为Zn，发发生生反反应应：Zn2e=Zn2；正正极极为为Cu，发发生生反反应应：Cu22e=Cu。盐盐桥桥中中阴阴离离子子向向ZnSO4溶溶液液中中迁迁移移；阳阳离离子子向向CuSO4溶溶液液中中迁迁移。所以正确答案为移。所以正确答案为A项。项。答案答案A第27页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究【体体验验2】依依据据以以下下氧氧化化还还原原反反应应设设计计一一个个原原电电池池：2FeCl3Fe=3FeCl2。要求：要求：(1)画出此原画出此原电电池装置池装置图图，装置可采取，装置可采取烧烧杯和杯和盐桥盐桥。第28页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究(2)注明原注明原电电池正、池正、负负极和外极和外电电路中路中电电子流向。子流向。_(3)写出两个写出两个电电极上极上发发生生电电极反极反应应。_第29页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究思思绪绪点点拨拨依依据据原原电电池池组组成成条条件件发发生生还还原原反反应应一一极极作作正正极极(或或在在正正极极上上发发生生还还原原反反应应)，发发生生氧氧化化反反应应一一极极作作负负极极(或或在在负极上发生氧化反应负极上发生氧化反应)。第30页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究解解析析分分析析题题目目所所给给反反应应知知，固固体体铁铁中中铁铁元元素素化化合合价价升升高高，发发生生氧氧化化反反应应，应应作作原原电电池池负负极极；FeCl3中中铁铁元元素素化化合合价价降降低低，发发生生还还原原反反应应，但但因因FeCl3易易溶溶于于水水，不不能能直直接接作作电电极极，所所以以要要选选取取一一个个活活动动性性比比铁铁弱弱且且与与FeCl3溶溶液液不不反反应应固固体体作作辅辅助助电电极极，这这里里能能够够采采取取石石墨墨棒棒或或银银棒棒等等。左左、右右两两个个半半电电池池中中电电解解质质溶溶液液依依次次为为FeCl2溶溶液液、FeCl3溶溶液液，两两个个半半电电池池要要用用装装有饱和有饱和KCl溶液盐桥沟通。溶液盐桥沟通。第31页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究答案答案(1)装置装置图图以下：以下：(2)电电池正池正负负极及外极及外电电路中路中电电子流向如上子流向如上图图所表示。所表示。(3)负负极极(Fe)：Fe2e=Fe2正极正极(C或或Ag)：2Fe32e=2Fe2第32页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究1锌锰干电池锌锰干电池关键点三关键点三|认识几个电池认识几个电池 普通锌普通锌锰干电池结构锰干电池结构第33页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究负负极：极：Zn2e=Zn2正极：正极：2NH2e=2NH3H2总总反反应应式式为为：Zn2NH=Zn22NH3H22MnO2H2=2MnO(OH)ZnCl24NH3=Zn(NH3)4Cl2其它干其它干电电池：碱性池：碱性锌锌锰锰干干电电池、池、银银锌纽锌纽扣扣电电池等池等优优点：携点：携带带方便方便缺点：缺点：电电量小，量小，污污染大染大第34页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究2铅酸蓄电池铅酸蓄电池蓄电池结构蓄电池结构第35页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究第36页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究(1)燃燃料料电电池池：把把能能源源中中燃燃料料燃燃烧烧反反应应化化学学能能直直接接转转化化为为电电能能“能量能量转换转换器器”。燃燃料料电电池池中中，氢氢气气、甲甲烷烷、煤煤气气等等燃燃料料作作负负极极燃燃气气；氧氧气、空气、气、空气、氯氯气等氧化气等氧化剂剂作正极助燃气。作正极助燃气。3燃料电池燃料电池第37页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究(2)氢氢氧燃料氧燃料电电池池氢氧燃料电池结构示意图氢氧燃料电池结构示意图第38页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究用用氢氢气气和和氧氧气气作作为为电电极极燃燃气气，铂铂或或活活性性炭炭作作电电极极，40%氢氢氧氧化化钾钾溶液作溶液作电电解解质质溶液。溶液。负负极反极反应应式：式：2H24OH4e=4H2O正极反正极反应应式：式：O22H2O4e=4OH总总反反应应式：式：2H2O2=2H2O第39页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究第40页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究【例例3】控控制制适适合合条条件件，将将反反应应2Fe32I2Fe2I2设设计计成以下列成以下列图图所表示原所表示原电电池。以下判断不正确是池。以下判断不正确是()。第41页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究A反反应应开始开始时时，乙中石墨，乙中石墨电电极上极上发发生氧化反生氧化反应应B反反应应开始开始时时，甲中石墨，甲中石墨电电极上极上Fe3被被还还原原C电电流流计读计读数数为为零零时时，反，反应应到达化学平衡状到达化学平衡状态态D电电流流计计读读数数为为零零后后，在在甲甲中中溶溶入入FeCl2固固体体，乙乙中中石石墨墨电电极极为负为负极极第42页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究解解析析反反应应开开始始后后，乙乙中中石石墨墨电电极极上上发发生生反反应应为为2I2e=I2，为为氧氧化化反反应应，A说说法法正正确确；甲甲中中石石墨墨电电极极上上发发生生反反应应为为2Fe32e=2Fe2，Fe3被被还还原原，B正正确确；电电流流计计读读数数为为零零时时，电电极极上上得得到到和和失失去去电电子子数数相相等等，反反应应到到达达化化学学平平衡衡状状态态，C正正确确；电电流流计计读读数数为为零零(反反应应到到达达化化学学平平衡衡状状态态)后后，在在甲甲中中溶溶入入FeCl2固固体体，则则平平衡衡向向逆逆反反应应方方向向移移动动，I2被被还还原原，乙中石墨电极为正极，乙中石墨电极为正极，D错误。错误。答案答案D第43页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究【体体验验3】下下列列图图是是锌锌、铜铜和和稀稀硫硫酸酸形形成成原原电电池池，某某试试验验兴兴趣小趣小组组同学做完同学做完试验试验后，在后，在读书读书卡片上卡片上统计统计以下：以下：序号：序号：28时间：时间：.4.5试验后统计：试验后统计：Zn为正极，为正极，Cu为负极为负极H向负极移动向负极移动电子流动方向为电子流动方向为ZnCuCu极有极有H2产生产生若有若有1 mol电子流过导线，则产生电子流过导线，则产生H2为为0.5 mol正极反应式：正极反应式：Zn2e=Zn2第44页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究卡片上描述合理是卡片上描述合理是()。A B C D解解析析组组成成原原电电池池正正极极是是Cu，负负极极是是Zn，故故错错误误；电电子子从从负负极极Zn流流出出，流流向向正正极极Cu，H向向正正极极移移动动，在在Cu上上得得电电子子：2H2e=H2，故故错错误误、正正确确；此此原原电电池池负负极极上上发发生生反反应应是是Zn2e=Zn2，错错误误；总总反反应应方方程程式式：Zn2H=Zn2H2，当当有有1 mol e经经过过时时，产产生生H2为为0.5 mol，故，故正确。正确。答案答案B第45页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究【体体验验4】燃燃料料电电池池是是使使气气体体燃燃料料氧氧化化直直接接产产生生电电流流装装置置，燃燃料料电电池池研研究究是是本本世世纪纪最最具具挑挑战战性性课课题题之之一一。最最近近有有些些人人制制造造了了一一个个燃燃料料电电池池，一一个个电电极极通通入入空空气气，另另一一电电极极通通入入丁丁烷烷，电电池池电电解解质质是是掺掺杂杂了了Y2O3(三三氧氧化化二二钇钇)ZrO2(二二氧氧化化锆锆)晶体，它在高温下能晶体，它在高温下能传导传导O2。试试回答以下回答以下问题问题：(1)该电该电池放池放电时电时化学反化学反应应方程式方程式为为：_。第46页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究(2)该该燃料燃料电电池池电电极反极反应应式式为为：正极：正极：13O252e=26O2负负极：极：2C4H1026O252e=8CO210H2O则则固体固体电电解解质质中中O2向向_极移极移动动(填填“正正”或或“负负”)。(3)某某金金属属相相对对原原子子质质量量为为52.00，用用上上述述电电池池电电解解该该金金属属一一个个含含氧氧酸酸盐盐酸酸性性水水溶溶液液时时，阳阳极极每每放放出出3 360 mL(标标准准情情况况)氧氧气气，阴阴极极析析出出金金属属10.4 g，在在该该含含氧氧酸酸盐盐中中金金属属化化合合价价为为_，在在该该试试验验中中，若若不不考考虑虑能能量量损损失失，电电池池中消耗丁中消耗丁烷质烷质量最少是量最少是_g(结结果准确至果准确至0.01 g)。第47页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究答案答案(1)2C4H1013O2=8CO210H2O(2)负负(3)31.34 第48页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究【案案例例】小小强强家家电电线线晚晚上上出出了了问问题题，一一处处铜铜线线和和铝铝线线接接头头处处“长长满满了了灰灰色色、绿绿色色粉粉末末”。只只有有铝铝铜铜接接头头处处易易生生锈锈吗吗？不不一一样样金属接金属接头处头处都易生都易生锈吗锈吗？第49页精要解精要解读读实验实验探究探究自主探究自主探究解解析析经经过过设设计计对对比比试试验验：在在相相同同条条件件下下，比比较较同同种种金金属属相相接和不一样种金属相接，各自接口处锈蚀程度即可回答。接和不一样种金属相接，各自接口处锈蚀程度即可回答。答答案案找找来来铜铜丝丝、铝铝丝丝、铁铁丝丝和和锌锌条条，将将四四种种不不一一样样金金属属两两两两相相连连，同同种种金金属属与与同同种种金金属属间间也也相相连连，共共组组合合成成10组组导导线线接接头头。把把它它们们共共同同放放置置在在室室外外某某处处，经经过过一一段段时时间间风风吹吹雨雨淋淋之之后后，再再观观察察它它们们生生锈锈情情况况。几几个个月月后后出出现现现现象象应应是是：不不一一样样种金属接口种金属接口处锈蚀处锈蚀比比较严较严重。重。第50页