高中化学人教必修2课件-化学能与电能 43页

第二章 化学反应与能量 病 例 分 析 你能为她开一个药方吗？ 能源 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。 一次能源： 二次能源： 蒸汽电能 水能 风能 石油 天然气原煤 电能（电力）：二次能源 燃烧 蒸汽 发电机 化学能 热能 机械能 电能 1,火力发电原理及过程 一、化学能与电能的相互转化 a.我国煤炭资源丰富,廉价方便. b.电能清洁安全,又快捷方便. a.排出大量的温室效应气体. b.有废气可能导致酸雨 c.废料废水 d.储量有限 e.能量转换效率低 ? 温馨引导： 什么样的化学反应才具备将化学能转化为电能 的前提呢？请说明原因。 化学能　　 电能 直接 考虑火力发电的利弊研究新的发电方式 方式之一就是尝试将化学能直接转化为 电能。就像电池。其好处就是减少中间 环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪 费能源，更方便。 化学能　　　电能 ？（看书P40页第二、三段，回答问题） 1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学 能要经过一系列能量转换才能转换为电能。 2、把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反 应在两个不同区域进行。 3、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从 氧化剂区域流向还原剂区域。 4、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境， 化学物质的选择。 5、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。 直接 【实验一】 分别把锌片和铜片插入到稀H2SO4中, 观察现象。 锌片上有气泡,铜片上没有气泡 Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑ 【实验二】 Ø再用导线把锌片和铜片连接起来，观察 铜片上有无气泡产生？ Ø在导线中间接入一个电流表， 观察电流表的指针是否偏转? A [实验现象]：铜片上有气泡产生，锌片不断 溶解，电流表的指针发生偏转。 [实验结论]：导线中有电流通过 根据所学的电学知识，你知道电子是怎 样流动的吗？你如何判定装置的正、负极？ 负极：电子流出的极，失去电子，发生 氧化反应 正极：电子流入的极，得到电子，发生还 原反应 负极 正极 e- e-e- 一、原电池 1定义：把化学能转变为电能的装置. 氧化反应 Zn-2e-=Zn2+ 铜锌原电池 电解质溶液 失e,沿导线传递，有电流产生 还原反应 2H++2e-=H2↑ 阴离子 阳离子 总反应： 负极 正极 2H++2e- = H2↑ Zn－2e- = Zn2+ Zn+2H+=Zn2++H2↑ Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ (离子方程式） （化学方程式） 电 极 反 应 正极： 负极： （氧化反应） （还原反应） 2 原电池工作原理： 构成原电池应有怎样的条件 探究活动： 3 原电池化学反应本质：氧化还原反应 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） 构成原电池的条件 （可以） （可以） （不可以） 形成条件一： 通常用活泼性不同的两种材料作电极 负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属或非金属（如石墨等） 第一组实验 1 32 探究实验2 （可以） （不可以） 形成条件二：两极之间填充电解质溶液； 第二组实验 盐酸 4 5 第三组实验 形成条件三：必须形成闭合回路 （不可以） 6 形成条件四：必须存在自发的氧化还原反应 7 （不可以） 锌片插入稀硫酸中，被腐 蚀。（化学腐蚀） 锌片在锌,铜（稀硫酸）原 电池中作为负极，也被腐 蚀。（电化学腐蚀） 哪个更快？ 原电池的负极 被腐蚀得更快。 分析锌,铁（稀硫酸）原电 池中的电极反应。 你感受到作为正极，铁被 保护了吗？ 原电池的金属 正极被保护。 4、原电池原理的应用 ①制作化学电源 ②加快反应速率： 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。 ③判断金属活动性的强弱 1,Zn—Zn与稀硫酸进行实验. 2,Zn—石墨与稀硫酸进行实验. 3,Fe—Zn与稀硫酸进行实验. 4,Cu—Zn与乙醇进行实验. 5,Cu—Zn与一个西红柿(或一个苹果)进行实验. 6,Cu—Zn与两个西红柿进行实验. 7,Cu—Zn与橙汁进行实验. 以上组合可以组成原电池 2,3,5,7 例1 例2 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 B 例3、在用锌片、铜片和稀硫酸组成 的原电池装置中,经过一段时间工作 后,下列说法中正确的是( ) A、锌片是正极,铜片上有气泡产生 B、电流方向是从 锌片流向铜片 C、溶液中硫酸的物质的量减小 D、电解液的PH保持不变 C 例4、一个原电池的总反应的离子方程式Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu，该反应的原电 池的组成正确的是（ ） A B C D 正极 Zn Ag Cu Cu 负极 Cu Cu Zn Zn 电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 FeCl2 c 例5 请根据反应: 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+ 设计原电池，你有哪些可行方案? Fe-Cu FeCl3 Fe-C Fe(NO3)3 Fe-Ag Fe2(SO4)3 根据反应设计原电池，你有哪些可行方案? （ 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+ ） 负极 正极 电解质溶液 Fe Cu C Ag FeCl3 Fe(NO3)3 Fe2(SO4)3 二、发展中的化学电源 干电池 碱性电池 蓄电池 锂离子电池 燃料电池 干电池 碱性电池 （1）干电池结构及电极反应原理 （1）干电池结构及电极反应原理 负极：Zn — 2e- == Zn2+ 正极：2NH4+ + 2e- == 2NH3↑+H2↑ Zn + 2NH4+ == Zn2++2NH3↑+H2↑ 电池总反应式： 特点： a：一次性电池，不可逆 b：用KOH代替NH4Cl能提高 性能，延长寿命 蓄电池 （2）充电电池(又称二次电池) （2）充电电池(又称二次电池) Pb + PbO2 + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O (-) (+) 负极: Pb +SO42- - 2e- == PbSO4 Pb + PbO2 + 4H+ +2SO42- == 2PbSO4 + 2H2O 正极:PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- == PbSO4 + 2H2O 铅蓄电池 特点： 电池总反应式： 二次电池,可再次充电使用 氢 氧 燃 料 电 池 (3)燃料电池 (3)氢氧燃料电池 新型电池中，电极的导电材料一般多 孔的金属板，负极是通入还原剂的一方， 正极是通入氧化剂的一方。 氢氧燃料电池，电解质溶液为30%的氢 氧化钾溶液. 正极： O2+ 4e + 2H2O === 4OH- 负极： 2H2 – 4e + 4OH-=== 4H2O 总反应式： 2H2+O2==2H2O 特点： 高效,环境污染少,外加设备供给氧化剂 4、镍铬电池 特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。 NiO2（S）+Cd（S）+2H2O（L） =Ni（OH）2（S）+Cd（OH）2（S） Ag2O（S）+Cd（S）+H2O（L） =2Ag（S）+Cd（OH）2（S） 4、环保问题——电池的回收利用 KOH溶液 H2 O2 H2O a b 例1,1969年美国“阿波罗11 号”登月成功。飞船上使用 的氢氧燃料电池是一种新型 的化学电池，其构造如图示： 两个电极均由多孔性碳制成， 通入的气体由孔隙逸出，并 在电极表面放电。 1、a是 极， b是 极 电极反应式分别为： 负 正