鲁科版（2019）选择性必修一《1.2 化学能转化为电能》（1）优秀教学课件

鲁科版（2019）选择性必修一《1.2 化学能转化为电能》（1）优秀教学课件

自然界中有许多的能量转化形式，例如天然气的燃烧就是将化学能转化为热能，（点 ）而电池在使用过程中是将化学能转化为电能。必修阶段我们已经学习了原电池是一种利用氧化还原反应将化学能直接转化成电能的装置。（点）

例如这个装置， 它是利用锌与硫酸这个自发的氧化还原反应来实现将化学能转化为电能的。（点）

锌与硫酸铜的反应也是一个自发的氧化还原反应，请同学们设计装置，将该反应产生的化学能转化为电能。同学们设计的装置是这样的吗？（点）这个装置能产生电流吗？我们用实验进行验证（点）

实验中我们看到电流表指针发生了偏转，说明产生了电流。即发生了化学能转化为电能的过程，形成了原电池。请同学们根据装置图来分析该原电池的构成要素及各部分的作用（点）

在铜锌原电池中，（点）锌片是失电子场所，是负极材料，同时也是负极反应物，在负极发生氧化反应（点）而铜片是得电子场所，是正极材料（点）

导线是电子导体，起到传导电子的作用；（点）

硫酸铜溶液是离子导体，起到传导电荷的作用；同时，也是正极反应物在正极发生还原反应。以上是我们对原电池构成要素及作用的分析。那该电池是如何工作的呢？（点）

我们来看任务3.分析原电池的工作原理，写出电极反应。在这个原电池中：锌片（点）做负极，铜片（点）做正极。（点）

锌原子失去电子被氧化成锌离子 进入溶液，锌片上的电子（点）通过导线流向（点）铜片；硫酸铜溶液中的 铜离子在铜片上获得电子，被还原成铜沉积在铜片上。（点）

溶液中的阴离子（点）（硫酸根离子）移向锌片，阳离子 （点）（锌离子） 移向铜片，形成闭合回路，从而产生电流。（点）

两极所发生的反应为：负极反应：锌原子失去电子被氧化成锌离子 。正极反应为：铜离子得到电子被还原成铜单质。总反应为，锌单质与硫酸铜反应生成硫酸锌和铜单质。至此，我们分析了原电池的构成要素和工作原理。接下来我们对原电池的相关知识进行总结。（点）

原电池装置中发生的是自发的氧化还原反应，它能实现将化学能转化为电能的关键是（点）氧化反应和还原反应分开进行，当形成（点）闭合回路的时候就会产生电流 （点）

在整个能量转化过程中（点）还原剂作为负极反应物在负极材料上失去电子，（点）氧化剂作为正极反应物在正极材料上得到电子，（点）电子通过导线流向正极，（点） 与电解质溶液中阴阳离子的定向移动形成闭合回路，产生电流。其中，电极材料，电极反应物，电子导体，离子导体是原电池的构成要素。（点）接下来，我们再次观察实验：（点）

实验中我们都观察到哪些实验现象呢？除了（点）锌片溶解，铜片上有红色固体析出，电流表指针偏转这些现象外，还发现了一些意料之外的现象。比如：（点）锌片表面也附着大量的红色固体；电流表的指针发生了回偏；电流出现了衰减。（点）

同时，我们利用温度传感器还测得：在电池的工作过程中电池的温度（点）也升高了。为什么会产生这些意料之外的现象呢？（点）

锌片表面附着的红色固体是什么？它是如何产生的呢？基于以往的学习，我们分析可知锌片表面附着的红色固体是（点）铜单质，（点）是锌片和溶液中的铜离子直接反应得到的；2、电流为什么会出现衰减？（点）当锌片表面析出大量的铜之后，减小了锌片与溶液的接触面积，进而减缓了原电池反应的速率，电流出现衰减。（点）

3、电池在工作过程中温度为什么会升高？从微观层面看，锌片上锌原子失去的电子（点）有两种转化途径，一是（点）电子沿导线流向铜片，被铜片周围的铜离子得到，另一种途径是（点）电子仍然杂乱无章的存在锌片上，被锌片周围的铜离子直接得到。前者能产生电流，化学能转化为电能。后者不能产生电流，能量会以热量的形式释放，因此我们观察到电池的温度升高了。因为这部分能量没有被利用，所以大大降低了原电池的能量转化效率。那如何提高能量的转化效率呢？这就需要我们对装置进行改进。如何改进呢（点）

通过刚才的分析我们了解到要想提高电池的能量转化效率，关键在于：（点）锌片与硫酸铜溶液不直接接触。将锌片放到另外一种不与锌片反应的电解质溶液中，比如，（点）硫酸锌溶液。这样的装置能产生电流吗？ 显然不能产生电流，因为没有形成闭合回路。我们需要一种装置帮助沟通电解质溶液，什么样的装置可以起到这个作用呢？（点）

一种叫盐桥的装置可以起到这个作用。盐桥中通常装有含琼胶的氯化钾饱和溶液; 琼胶的作用是防止U型管中溶液流出；钾离子和氯离子能在内部自由移动。它是一种离子导体。通过盐桥可以将两个相互隔离的电解质溶液连接起来，构成离子移动的“通道”。（点）

将盐桥放入两个烧杯中，使两个烧杯中的溶液连成一个通路。这样的装置能产生电流吗？我们一起观察实验 （点）