必修2《化學能與電能》PPT課件[39頁]

1、化學能與電能,電的廣泛應用,電能是現(xiàn)代社會中應用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱為電力。,1、火力發(fā)電原理及過程,燃燒,蒸汽,發(fā)電機,一、化學能轉化為電能,2、火力發(fā)電的化學深層本質(zhì)分析,燃燒,氧化還原反應,氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉移,火力發(fā)電,將化學能經(jīng)一系列能量轉化為電能,舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化,過程,關鍵,本質(zhì),本質(zhì),引起,思考：火力發(fā)電有何弊端？,多次轉換，能量利用率低,？,實驗現(xiàn)象：,鋅片溶解，有氣泡產(chǎn)生,將一Zn片平行插入稀H2SO4中，有什么現(xiàn)象？,Zn + 2H+ = Zn2+ + H2,（還原劑）,（氧化劑）,還原劑 氧化反應,氧化劑 還原反應

2、,e-,如何將氧化還原反應產(chǎn)生的能量直接轉化為電能？,實驗現(xiàn)象： 銅片上有氣泡產(chǎn)生， 鋅片不斷溶解 電流表發(fā)生偏轉,若將Zn片,Cu片用一導線連接再插入稀H2SO4 中，有什么現(xiàn)象？,實驗探究,Zn,Cu,A,稀H2SO4,I,負極,正極,陰離子移向負極 陽離子移向正極,電子從負極流向正極 電流從正極流向負極,失電子,得電子,鋅片 Zn -2e- Zn2+（氧化反應）,2.原電池,1、定義：把化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置,2、電極反應式：,負極：,正極：,總反應：,Zn + 2H+ = Zn2+ + H2,銅片 2H+ + 2e- H2（還原反應）,稀硫酸,稀硫酸,探究：原電池的構成條件？,條件一：

3、有活潑性不同的兩種金屬或非金屬,稀硫酸,稀硫酸,酒精溶液,稀硫酸,形成條件二：電極需插進電解質(zhì)溶液中,稀硫酸,稀硫酸,形成條件三：必須形成閉合回路,3、原電池的構成條件:,兩種活動性不同的金屬（或一種是可導電的非金屬）做電極,電極插入電解質(zhì)溶液中（酸、堿、鹽）,兩極相連形成閉合回路,原電池化學反應本質(zhì)：氧化還原反應,自發(fā)進行的氧化還原反應,4、正、負極的判斷方法,電子流出；,金屬溶解/質(zhì)量減少,電子流入；,負極,較活潑金屬；,正極,氧化反應；,較不活潑金屬/非金屬；,還原反應；,有氣泡產(chǎn)生/質(zhì)量增加,1.對于鋅-銅-稀硫酸組成的原電池裝置中， 當導線中有1 mol電子通過時，理論上的 兩極變化

4、是 鋅片溶解了 g 銅片上析出 L H2,【練習】,32.5,11.2,2、將鋅片和銅片用導線連接置于同一稀 H2SO4溶液中，下列各敘述正確的是（ ） A、正極附近SO42-的濃度逐漸增大 B、負極附近SO42-的濃度逐漸增大 C、電解質(zhì)溶液的 pH 逐漸減小 D、電解質(zhì)溶液的 pH 逐漸增大,BD,Zn Cu,Fe 石墨,Zn Cu,Fe Cu,Cu Ag,CuSO4 溶液 稀H2SO4 稀H2SO4 ,酒精溶液 AgNO3溶液 稀HCl ,練習,Zn Fe,3、判斷下列哪些裝置構成了原電池？若是，指出正負極名稱，并寫出電極反應式和總反應。,正極：,負極：,總反應：,Fe - 2e-Fe2

5、+,Cu2+2e-Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,A,Al,Mg,NaOH溶液,正極：,負極：,總反應：,Al - 3e-+4OH-AlO2-+2H2O,2H2O+2e-2OH-+H2,2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2,（1）鋅片插入稀硫酸中，被腐蝕。 （2）鋅片在鋅-銅-稀硫酸的原電池中作為負極，也 被腐蝕。請問哪個反應速率更快？,思考題 1,4、原電池的應用：加快氧化還原反應的速率,Zn,有a、b、c、d四塊金屬片，浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池 a、b相連后，a極金屬不斷溶解 c、d相連后，外電路電流由d到c a、c相連后，c極產(chǎn)生大量氣泡 b、d相連后，d極發(fā)

6、生氧化反應 據(jù)此，判斷四種金屬的活動性順序是,ac d b,思考題 2,4、原電池的應用：比較金屬的活動性強弱,請根據(jù)反應 Fe + Cu2+ = Fe 2+ Cu，設計原電池,思考題 3,A,負極：Fe - 2e- = Fe 2+,正極： Cu 2+ + 2e- = Cu,Fe,Cu/C,CuSO4溶液,【練習】將下列氧化還原 反應設計成原電池,2Fe3+ + Fe = 3Fe2+,Zn + 2Ag+ = Zn2+ + 2Ag,二、發(fā)展中的化學電源,1、干電池,負極：鋅筒,2MnO2+2NH4+ +2e- =Mn2O3+2NH3+H2O,一次性電池,正極：石墨棒,最早使用的電池：鋅錳電池,Z

7、n - 2e- = Zn2+,堿性鋅錳電池,用濕的KOH代替NHCl4作電解質(zhì),2.充電電池,鉛蓄電池,最早使用的充電電池：,（又稱二次電池）,鉛蓄電池構造示意圖,電極反應式（放電時） 負極：Pb + SO42-2e-PbSO4 正極：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-PbSO4 + 2H2O,鉛蓄電池,PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O,放電 充電,總反應：,放電 充電,鎳鎘電池,密封式、體積小、壽命長。但鎘有毒。,負極：Cd,正極：NiO(OH),電解質(zhì)：KOH,鎳氫電池,鋰離子電池,新一代可充電的綠色電池。 是筆記本電腦，移動電話，攝象機等低功

8、耗電器的主流電源。,【練習】鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質(zhì)溶液為H2SO4，電池放電時的反應為 PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，下列 對電池放電時的分析正確的是() APb為正極被氧化 B電子從PbO2 經(jīng)外電路流向Pb C負極的電極反應式為： Pb + SO42- - 2e-PbSO4 D電解質(zhì)溶液pH不斷減小,C,【練習】 鎳-鎘可充電電池，電極材料是Cd和NiO(OH)，電解質(zhì)是KOH，放電時的電極反應式：負極： Cd + 2OH- - 2e- = Cd(OH)2, 正極：2NiO(OH)+2H2O+2e- = 2Ni(OH)2+2OH- 下列說法不正確的是：

9、 A.電池的總反應式是 Cd+2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2 B.電池充電時，鎘元素被還原 C.電池放電時，電池負極周圍溶液的pH不斷增大,放電 充電,C,3、燃料電池,特點：,是一種高效,環(huán)境友好的發(fā)電裝置,原理：將 和 反應所放出的 直接轉化為,燃料,氧化劑,化學能,電能,與其他電池的區(qū)別：,反應物不是儲存在電池內(nèi)部，而是由外設裝備 提供燃料和氧化劑,氫氧燃料電池,電極：惰性金屬Pt,負極：通入H2,正極：通入O2,3、燃料電池,總反應式： 2H2+O2 = 2H2O,電解質(zhì)溶液為30%的氫氧化鉀溶液. 負極： 2H2 4e- + 4OH- = 4H2O 正極

10、： O2+ 4e- + 2H2O = 4OH-,電解質(zhì)溶液為稀硫酸. 負極： 2H2 4e- = 4H+ 正極： O2+ 4e- + 4H+ = 2H2O,1氫氧燃料電池可以使用 在航天飛機上，其反應原 理示意圖如圖。下列有關 氫氧燃料電池的說法正確 的是() A.該電池工作時電能轉化為化學能 B.該電池中電極a是正極 C.外電路中電子由電極b通過導線流向電極a D.該電池的總反應：2H2O2=2H2O,電極a,H2,O2,電極b,D,2以乙醇為原料制作的燃料電池，即乙醇燃料電池，相比于甲醇燃料電池在安全性方面具有很大優(yōu)勢。乙醇燃料電池的總反應式： C2H5OH3O2= 2CO23H2O。下列

11、說法不正確的是() AC2H5OH在電池的負極上參加反應 B1 mol乙醇被氧化轉移6 mol電子 C在外電路中電子由負極沿導線流向正極 D電池正極得電子的物質(zhì)是O2,B,利用Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2反應，設計原電池,（1）選用_為負極，_為正極，電解質(zhì)溶液為_。 （2）寫出電極反應式 負極：_ 正極：_ （3）畫出裝置圖,微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中是廣泛應用的一種銀鋅電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極反應式分別為 Zn + 2OH- -2e- = ZnO + H2O Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH- 電池總反應式為Ag2OZn=2AgZnO 根據(jù)上述反應式，下列敘述中正確的是() A.在使用過程中，電池負極區(qū)溶液pH增大 B.在使用過程中，電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極 C.在使用過程