化學②必修2.2《化學能與電能》PPT課件2

1、化學能與電能水電站水電站直接從自然界直接從自然界取得取得的能源稱為的能源稱為一次能源一次能源 電能是現(xiàn)代社會電能是現(xiàn)代社會中應用最廣泛、使用中應用最廣泛、使用最方便、污染最小的最方便、污染最小的一種二次能源，又稱一種二次能源，又稱為電力。為電力?；痣娬净痣娬疽淮文茉唇?jīng)加工、轉換得到的能源稱為一次能源經(jīng)加工、轉換得到的能源稱為二次能源二次能源1. 火力發(fā)電原理及過程火力發(fā)電原理及過程燃燒燃燒蒸汽蒸汽發(fā)電機發(fā)電機化學能化學能 熱能熱能 機械能機械能 電能電能一、化學能轉化為電能 化學能化學能 熱能熱能 機械能機械能 電電能能燃燒燃燒蒸汽蒸汽發(fā)電機發(fā)電機火力發(fā)電的原理分析。火力發(fā)電的原理分析。思考思

2、考回顧回顧火力發(fā)電是將化學能經(jīng)一系列能量轉化火力發(fā)電是將化學能經(jīng)一系列能量轉化為電能，既化學能間接轉化為電能。而為電能，既化學能間接轉化為電能。而電流的產(chǎn)生又是因為帶點粒子的移動。電流的產(chǎn)生又是因為帶點粒子的移動。a、我們化學反應中哪一類型的反應產(chǎn)生、我們化學反應中哪一類型的反應產(chǎn)生電子的轉移？電子的轉移？氧化還原反應氧化還原反應,氧化還原反應的氧化還原反應的實質(zhì)實質(zhì)就是就是還原劑與氧化劑之間發(fā)生電子還原劑與氧化劑之間發(fā)生電子的轉移的轉移那又如何將化學能直接轉化為電能呢？那又如何將化學能直接轉化為電能呢？2、化學能直接轉化為電能、化學能直接轉化為電能 原電池原電池探究探究實驗：實驗：原電池原理

3、探究原電池原理探究步驟步驟討論與交流討論與交流1.將將Zn片插入稀片插入稀H2SO4Zn片和片和Cu片上現(xiàn)象有片上現(xiàn)象有何差別何差別?2.將將Cu片插入稀片插入稀H2SO43.Zn片和片和Cu片接觸插入稀片接觸插入稀H2SO4 (不接電流表不接電流表)Cu片上有何現(xiàn)象片上有何現(xiàn)象?推推測原因測原因.4.Zn片和片和Cu片用導線連接片用導線連接(中間中間接電流表接電流表)插入稀插入稀H2SO4(偏向偏向?)電流表指針有何變化電流表指針有何變化?說明了什么說明了什么?5.嘗試用干電池判斷實驗中嘗試用干電池判斷實驗中的正負極的正負極說明你判斷的方法說明你判斷的方法?化學能電能化學能電能 ？（看書（看

4、書P35頁第二、三段，回答問題）頁第二、三段，回答問題）1、當氧化劑和還原劑直接接觸進行反應時，化學、當氧化劑和還原劑直接接觸進行反應時，化學能要經(jīng)過一系列能量轉換才能轉換為電能。能要經(jīng)過一系列能量轉換才能轉換為電能。2、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應和還原反、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應和還原反應在兩個不同區(qū)域進行。應在兩個不同區(qū)域進行。3、需要在氧化劑和還原劑之間架設橋梁使電子從、需要在氧化劑和還原劑之間架設橋梁使電子從氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。4、考慮氧化反應和還原反應發(fā)生的條件和環(huán)境，、考慮氧化反應和還原反應發(fā)生的條件和環(huán)境，化學物質(zhì)的選擇?；瘜W物質(zhì)的選

5、擇。5、從電學角度考慮儀器選擇和組裝問題。、從電學角度考慮儀器選擇和組裝問題。 Zn2+ + 負極負極 正極正極 - - Zn Cu電流表電流表SO42-H+H+e-IH2 實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象 ：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷溶解，：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷溶解， 電流表的指針發(fā)生偏轉。電流表的指針發(fā)生偏轉。 實驗結論實驗結論 ：導線中有電流通過：導線中有電流通過 離子方程式離子方程式思考問題思考問題尋找答案尋找答案組內(nèi)交流組內(nèi)交流 列出想法列出想法 演示探究實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象CuCu起傳導電子的作用。起傳導電子的作用?？捎秒娏鞅頊y電流及方向?？捎秒娏鞅頊y電流及方向。Zn + 2H+ = Zn 2+

6、 +H2ZnCu大量氣泡從銅大量氣泡從銅片逸出，鋅片片逸出，鋅片部分溶解部分溶解1.H1.H+ +得到的電子是得到的電子是CuCu失去的嗎？失去的嗎？2.2.在這個過程中在這個過程中CuCu起什么作用？起什么作用？3.3.你怎樣才能知道導線中有電子通過？你怎樣才能知道導線中有電子通過？ 解釋實驗現(xiàn)象解釋實驗現(xiàn)象思考問題思考問題尋找答案尋找答案組內(nèi)交流組內(nèi)交流 列出想法列出想法演示探究實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象化學能直接轉化為電能化學能直接轉化為電能1.1.電子從電子從ZnZn到到H H+ +經(jīng)歷了哪些途徑？經(jīng)歷了哪些途徑？2.2.你認為這個過程能量是如何轉化的？你認為這個過程能量是如何轉化的？鋅表面無氣

7、泡，鋅表面無氣泡，銅表面有氣泡，銅表面有氣泡，電流表發(fā)生偏轉。電流表發(fā)生偏轉。電子由電子由Zn 導線導線 銅片銅片 H+ 定向移動定向移動產(chǎn)生電流，故電流表的指針發(fā)生偏轉產(chǎn)生電流，故電流表的指針發(fā)生偏轉ZnCu Zn2+ + 負極負極 正極正極 - - Zn Cu電流表電流表SO42-H+H+e-IH2定義：能把化學能直接轉變?yōu)殡娔艿难b置，叫定義：能把化學能直接轉變?yōu)殡娔艿难b置，叫做原電池。做原電池。原電池原電池的原理的原理原電池的電極原電池的電極電極電極 電極材料電極材料反應類型反應類型 電子流動方電子流動方向向負極負極 還原性較強還原性較強的金屬的金屬氧化反應氧化反應 電子流出電子流出（流

8、向正極）（流向正極）的一極的一極正極正極 還原性較弱還原性較弱的金屬的金屬還原反應還原反應 電子流入電子流入（來自負極）（來自負極）的一極的一極判斷原電池正、負極的方法判斷原電池正、負極的方法由組成原電池的兩極材料判斷：由組成原電池的兩極材料判斷：一般是活潑的金屬為負極一般是活潑的金屬為負極活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷：根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷：電流是由正極流向負極；電流是由正極流向負極；電子流動方向是由負極流向正極。電子流動方向是由負極流向正極。根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：

9、原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，正極總是得電子發(fā)生還原反應。正極總是得電子發(fā)生還原反應。電極反應式與電池總反應式的書寫：電極反應式與電池總反應式的書寫： 電極反應式電極反應式 ：負極（鋅片）：負極（鋅片）：Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+正極（銅片）：正極（銅片）：2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2 電池總反應式電池總反應式 ：Zn+2H+=Zn2+H2CH2SO4（不可以）（不可以）（不可以）（不可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）例例2條件一：有活潑性不同的兩種金屬或非條件一：有活潑性不同的兩種金屬或非金屬金屬（可以）（

10、可以）（不可以）（不可以）形成條件二：電極需插進電解質(zhì)溶液中；形成條件二：電極需插進電解質(zhì)溶液中；實驗探究形成原電池的條件實驗探究形成原電池的條件實驗探究形成原電池的條件實驗探究形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）（不可以）構成原電池的條件構成原電池的條件具有能自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應具有能自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應有兩種活動性不同的金屬（或非金屬單質(zhì)）有兩種活動性不同的金屬（或非金屬單質(zhì)） 作電極作電極電極材料均插入電解質(zhì)溶液中電極材料均插入電解質(zhì)溶液中兩極相連形成閉合電路兩極相連形成閉合電路 原電池化學反應本質(zhì)：原電池化學反應本質(zhì)： 較活潑的金屬發(fā)生

11、氧化反應，電子從較活潑較活潑的金屬發(fā)生氧化反應，電子從較活潑 的金屬（負極）通過外電路流向較不活潑的金屬（負極）通過外電路流向較不活潑 的金屬（正極的金屬（正極）鋅片插入稀硫酸中，被鋅片插入稀硫酸中，被腐蝕。（化學腐蝕）腐蝕。（化學腐蝕）鋅片在鋅鋅片在鋅,銅（稀硫酸）原銅（稀硫酸）原電池中作為負極，也被腐電池中作為負極，也被腐蝕。（電化學腐蝕）蝕。（電化學腐蝕）哪個更快？哪個更快？原電池的負極原電池的負極被腐蝕得更快。被腐蝕得更快。分析鋅分析鋅,鐵（稀硫酸）原鐵（稀硫酸）原電池中的電極反應。電池中的電極反應。你感受到作為正極，鐵你感受到作為正極，鐵被保護了嗎？被保護了嗎？原電池的金屬原電池的金

12、屬正極被保護。正極被保護。原電池設計思路：原電池設計思路： 釋放能量的氧化還原反應（放熱反應）釋放能量的氧化還原反應（放熱反應） 通常須兩活性不同的電極通常須兩活性不同的電極 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液 還原劑在負極失電子，發(fā)生氧化反還原劑在負極失電子，發(fā)生氧化反 應；氧應；氧 化劑在正極得電子化劑在正極得電子,發(fā)生還原反應發(fā)生還原反應化學能與電能的相互轉化化學能與電能的相互轉化電能電能化學能化學能原電池原電池電解電解原電池原電池“負極出電子，電子回正極負極出電子，電子回正極” 2. 變化變化: 活潑金屬活潑金屬發(fā)生氧化反應發(fā)生氧化反應向外線路提供向外線路提供電子電子原電池的負極；原電池的負極； 不

13、活潑金屬（或石墨）不活潑金屬（或石墨）發(fā)生還原反應發(fā)生還原反應接受外線路提供的電子接受外線路提供的電子原電池的正極。原電池的正極。小結：小結：原電池原電池1. 定義定義:把把化學能化學能轉變?yōu)檗D變?yōu)殡娔茈娔艿难b置的裝置.必發(fā)生必發(fā)生失電子失電子的氧化的氧化反應反應必發(fā)生必發(fā)生得電子得電子的還原的還原反應反應 具有能自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應具有能自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和 另一種非金屬導體）構成電極。另一種非金屬導體）構成電極。電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液。電極用導線相聯(lián)構成閉合回路。電極用導線相聯(lián)構成閉合回路。3. 化學電池的組成化學電池

14、的組成:正極、負極、電解質(zhì)溶液以及容器。正極、負極、電解質(zhì)溶液以及容器。5. 原電池化學反應本質(zhì)：原電池化學反應本質(zhì)： 較活潑的金屬發(fā)生氧化反應，較活潑的金屬發(fā)生氧化反應，電子電子從較活從較活潑的金屬（潑的金屬（負極負極）通過外電路流向通過外電路流向較不活潑的較不活潑的金屬（金屬（正極正極） 氧化還原反應氧化還原反應6. 6. 判斷原電池正、負極的方法判斷原電池正、負極的方法由組成原電池的兩極材料判斷：由組成原電池的兩極材料判斷：一般是活潑的金屬為負極一般是活潑的金屬為負極活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷：根據(jù)電流方向或

15、電子流動方向判斷：電流是由正極流向負極；電流是由正極流向負極；電子流動方向是由負極流向正極。電子流動方向是由負極流向正極。根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，正極總是得電子發(fā)生還原反應。正極總是得電子發(fā)生還原反應。第第二二課課時時二、發(fā)展中的化學電源二、發(fā)展中的化學電源鋰電池鋰電池 鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作池的負極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負極相比較，使用壽命大大延長。負極相比較，使用壽命大大延長。干電池堿性電池干電池結構及電

16、極反應原理干電池結構及電極反應原理1. 一次性電池一次性電池電池名稱干電池負極正極2NH4+2e-=2NH3+H2H2+2MnO2=Mn2O3+H2OZn2+4NH3=Zn(NH3)42+電池總反應式2Zn+4NH4Cl+2MnO2= Zn(NH3)4Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O優(yōu)點缺點一次性電池一次性電池Zn - 2e- = Zn2+一次性電池一次性電池,放電之后不能再放電之后不能再次使用，電解質(zhì)會泄漏。次使用，電解質(zhì)會泄漏。體積小，方便，體積小，方便，汽車用蓄電池汽車用蓄電池鋰離子電池鋰離子電池鋰離子電池：它是新一代可鋰離子電池：它是新一代可充電的綠色電池，現(xiàn)已成為充電的綠色電池

17、，現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動電話、攝筆記本電腦、移動電話、攝像機等低功耗電器的主流。像機等低功耗電器的主流。2. 二次電池二次電池充電電池充電電池鋰電池鋰電池 鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作池的負極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負極相比較，使用壽命大大延長。負極相比較，使用壽命大大延長。電池名稱蓄電池負極正極PbO2+4H+SO42-+2e- = PbSO4+2H2O電池總反應式PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O優(yōu)點缺點二次性電池二次性電池Pb+SO42-2e- =PbSO4廢棄后污染比較大。廢棄后污染比較大。使用方便

18、，可以循環(huán)使用使用方便，可以循環(huán)使用充電充電放電放電3、新型燃料電池、新型燃料電池 燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應產(chǎn)物不斷排出電池界輸入，同時將電極反應產(chǎn)物不斷排出電池電池名稱燃料電池負極正極O2+2H2O+4e- = 4OH-電池總反應式O2+2H2 = 2H2O優(yōu)點可以代替氫氣的燃料二次性電池二次性電池2H2+4OH-4e- =4H2O甲烷（甲烷（CH4)高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置4. 4. 電極反應式和電池總反應式的書寫方法電極反應式和電池總反應式的書寫方法電極反應式：電極反應式：負極負極正極。