6.1.2化学能与电能 课件2024-2025学年人教版（2019）必修第二册

户外出行装备中的能量科学 —基于化学能与电能的功能包研发 参加户外活动需要解决户外照明设备、电子设备、家用电器设备等供电问题。如何利用化学中的能量变化设计相关装置？ 任务一 ：制作电池雏形 活动一：学习火力发电的过程 问题1：传统的火力发电过程分为几步？能量如何进行转化？ 问题2：传统的火力发电缺点是什么？ 问题3：如何改进？ 3 活动二：分析如何从化学能直接转化为电能？ 问题1：电能是如何产生的？ 问题2：电子是如何产生的？ 问题3：什么反应中会有电子的定向移动？ 4 活动三：设计一个将化学能直接转化为电能的装置。 问题1：以Zn+2H+=Zn2++H2为例，用单线桥表示电子转移的过程。 问题2：结合物理知识，分析正负极反应。 问题3：若将锌片直接插入稀硫酸中，是否会有电流产生？ 5 活动三：设计一个将化学能直接转化为电能的装置。 问题4：为什么有气泡产生却没有电流？ 问题5：如何让电子通过电流表？ 问题6：H+在正极得电子，正极材料可以是什么？ 6 【实验探究】实验6-3： 现 象 结 论 锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应 锌失去电子，经导线流向铜片， H+在铜片上得到电子还原成H2。 导线中有电流产生，说明物质在发生化学反应的同时产生了电流，即化学能转化为电能 锌片表面有气泡，铜片无明显变化 铜表面出现大量气泡 铜片上有气泡，电流表指针发生偏转，偏向铜 Cu Zn - - - Zn2+ H+ H+ Zn－2e－=Zn2+ 2H++2e－=H2↑ 氧化反应 还原反应 负极 正极 阳离子 阴离子 发生溶解 产生气泡 原电池总反应：Zn+2H+===Zn2++H2↑ 外电路 内电路 e－ I 活动四：画出原电池原理示意图并分析工作原理。 任务二：模拟制作简易电池 活动一：用生活中常见物品设计和制作简易电池 问题1：两极材料选择标准？ 问题2：溶液选择标准？ 问题3：如何组装？ 【用品】水果（苹果、柑橘或柠檬）、食盐水、铜片、铁片、铝片等金属片，石墨棒、导线、电流表 9 活动二：探究电池电流的影响因素。 几位同学以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，得到如下实验数据。 问题1：该实验探究了水果电池电流的影响因素有哪些？分别通过哪几个实验对比得出？ 问题2：可能还要设么因素影响水果电流电池？ 在选择供电解决方案时，需要考虑所需的总功率、设备的兼容性、供电的便捷性和安全性等因素。 任务三：电池的优化 11 活动一：设计方案解决液态电池携带不方便的问题 1836年，英国的丹尼尔对电池进行了改良。制造出第一个能保持平衡电流的锌─铜电池，此后又陆续有更好的电池等问世。 但是无论哪种电池都需在两个金属板之间灌装液体，因此搬运很不方便。 问题1：两电极之间的物质保持什么样的状态既能保证导电还方便携带？ 资料卡片：1887年，英国人赫勒森发明了最早的干电池。干电池的电解液为糊状，不会溢漏，便于携带，因此获得了广泛应用。 13 由湿电池到干电池 普通锌锰干电池是最早进入市场的实用干电池。因其电解质溶液用淀粉糊固定化，称为干电池。 活动二：设计方案解决电池放电失效后再利用的问题 问题1：电池放电结束后如何再利用？ 问题2：什么样的反应才能设计成这种可充电的？ Pb PbSO4 PbO2 PbSO4 放 电 充 电 负极 正极 放 电 充 电 铅酸蓄电池的电极反应物(Pb、PbO2)和放电后的产物(PbSO4)均以固体形式附着在电极材料表面，充、放电时可以循环转化，实现电池重复使用。 16 活动三：设计方案解决二次电池循环放电次数有限，寿命较短的问题 问题1：怎么样能让电流源源不断产生？ 资料卡片： 燃料电池可连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换为电能。 THE END THANKS 18 Lavf58.20.100 $$