化學(xué)：22《化學(xué)能與電能》課件(新人教版必修2)

1、2010年3月24日精品資料 電能電能(dinnng)是是現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用最廣泛、現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱(chēng)的一種二次能源，又稱(chēng)為電力。為電力。精品資料精品資料水電站水電站直接從自然界取得直接從自然界取得(qd)的能源稱(chēng)為一次能的能源稱(chēng)為一次能源源精品資料火電站火電站一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到(d do)的能源稱(chēng)為二的能源稱(chēng)為二次能源次能源精品資料1,火力發(fā)電原理火力發(fā)電原理(yunl)及過(guò)程及過(guò)程燃燒燃燒(rnsho)蒸汽蒸汽發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)化學(xué)能化學(xué)能 熱能熱能 機(jī)械能機(jī)械能 電能電能一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化一、化學(xué)

2、能與電能的相互轉(zhuǎn)化精品資料2、火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)、火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)(bnzh)分析分析燃燒燃燒(rnsho)氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移火力發(fā)電火力發(fā)電將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化過(guò)程過(guò)程關(guān)鍵關(guān)鍵本質(zhì)本質(zhì)本質(zhì)本質(zhì)引起引起精品資料實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(shyn) 原電池原理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

3、.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(cè)原因測(cè)原因.4.Zn片和片和Cu片用導(dǎo)線連接片用導(dǎo)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(shuō)明了什么說(shuō)明了什么?5.嘗試用干電池判斷實(shí)驗(yàn)中嘗試用干電池判斷實(shí)驗(yàn)中的正負(fù)極的正負(fù)極說(shuō)明你判斷的方法說(shuō)明你判斷的方法?精品資料化學(xué)能電能化學(xué)能電能 ？（看書(shū)（看書(shū)P35頁(yè)第二、三段，回答問(wèn)題）頁(yè)第二、三段，回答問(wèn)題）1、當(dāng)氧化劑和還原劑直接、當(dāng)氧化劑和還原劑直接(zhji)接觸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，接觸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，化學(xué)能要經(jīng)過(guò)一系列能

4、量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換為電能?；瘜W(xué)能要經(jīng)過(guò)一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換為電能。2、把氧化劑和還原劑分開(kāi)，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)、把氧化劑和還原劑分開(kāi)，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行。在兩個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行。3、需要在氧化劑和還原劑之間架設(shè)橋梁使電子從氧、需要在氧化劑和還原劑之間架設(shè)橋梁使電子從氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域?；瘎﹨^(qū)域流向還原劑區(qū)域。4、考慮氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的條件和環(huán)境，化、考慮氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的條件和環(huán)境，化學(xué)物質(zhì)的選擇。學(xué)物質(zhì)的選擇。5、從電學(xué)角度考慮儀器選擇和組裝問(wèn)題。、從電學(xué)角度考慮儀器選擇和組裝問(wèn)題。精品資料 Zn2+ + 負(fù)極負(fù)極(fj) 正極(zhngj) - - Zn

5、Cu電流表電流表SO42-H+H+e-IH2精品資料 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(xinxing)(xinxing)：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷溶：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(zhuǎn)。解，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ：導(dǎo)線：導(dǎo)線(doxin)(doxin)中有電流通過(guò)中有電流通過(guò)精品資料 離子方程式離子方程式思考問(wèn)題思考問(wèn)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(ynsh)探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象CuCu起傳導(dǎo)起傳導(dǎo)(chundo)(chundo)電子的電子的作用。作用?？捎秒娏鞅頊y(cè)電流及方向?？捎秒娏鞅頊y(cè)電流及方向。Zn + 2H+ = Zn 2+ +H2

6、ZnCu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(gè)過(guò)程中在這個(gè)過(guò)程中CuCu起什么作用？起什么作用？3.3.你怎樣才能知道導(dǎo)線中有電子通過(guò)？你怎樣才能知道導(dǎo)線中有電子通過(guò)？精品資料 解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考問(wèn)題思考問(wèn)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(ynsh)探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化(zhunhu)(zhunhu)為電能為電能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(rèn)為這個(gè)過(guò)程能量是如何轉(zhuǎn)化的

7、？你認(rèn)為這個(gè)過(guò)程能量是如何轉(zhuǎn)化的？鋅表面無(wú)氣泡，鋅表面無(wú)氣泡，銅表面有氣泡，銅表面有氣泡，電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)。電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)。電子由電子由Zn 導(dǎo)線導(dǎo)線 銅片銅片 H+ 定向移動(dòng)定向移動(dòng)產(chǎn)生電流，故電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生電流，故電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)ZnCu精品資料定義定義(dngy)(dngy)：能把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b：能把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b 置，叫做原電池。置，叫做原電池。原電池的電極原電池的電極(dinj)(dinj)電電極極電極材料電極材料(表面上看表面上看)反應(yīng)類(lèi)型反應(yīng)類(lèi)型（實(shí)質(zhì)）（實(shí)質(zhì)）電子流動(dòng)方向電子流動(dòng)方向電流流動(dòng)方向電流流動(dòng)方向離子移動(dòng)方向離子移動(dòng)方向負(fù)負(fù)極極還原性較還原性較

8、強(qiáng)的金屬?gòu)?qiáng)的金屬氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)1.電子流出電子流出(流向正極流向正極)2.電流流入電流流入3.溶液中陰離子向負(fù)極溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)移動(dòng)正正極極還原性較還原性較弱的金屬弱的金屬還原反應(yīng)還原反應(yīng)1.電子流入電子流入(來(lái)自負(fù)極來(lái)自負(fù)極)2.電流流出電流流出3.溶液中陽(yáng)離子向正極溶液中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)移動(dòng)精品資料構(gòu)成構(gòu)成(guchng)(guchng)原電池的條件原電池的條件有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或非金屬單質(zhì)）有兩種活動(dòng)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極材料均插入(ch r)(ch r)電解質(zhì)溶液中電解質(zhì)溶液中形成閉合電路形成閉合電路原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)：原電池化學(xué)反應(yīng)

9、本質(zhì)： 氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)精品資料精品資料判斷判斷(pndun)(pndun)原電池正、負(fù)極的方法原電池正、負(fù)極的方法由組成原電池的兩極材料由組成原電池的兩極材料(cilio)(cilio)判斷：判斷：一般是活潑的金屬為負(fù)極一般是活潑的金屬為負(fù)極活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷：根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷：電流是由正極流向負(fù)極；電流是由正極流向負(fù)極；電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極。電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極。根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來(lái)判斷：根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來(lái)判斷：原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，原電

10、池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。精品資料鋅片插入稀硫酸中，被腐鋅片插入稀硫酸中，被腐蝕蝕(fsh)。（化學(xué)腐蝕。（化學(xué)腐蝕(fsh)）鋅片在鋅鋅片在鋅,銅（稀硫酸）原電銅（稀硫酸）原電池中作為負(fù)極池中作為負(fù)極(fj)，也被腐，也被腐蝕。（電化學(xué)腐蝕）蝕。（電化學(xué)腐蝕）哪個(gè)更快？哪個(gè)更快？原電池的負(fù)極被原電池的負(fù)極被腐蝕得更快。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(yīng)。電池中的電極反應(yīng)。你感受到作為正極，鐵你感受到作為正極，鐵被保護(hù)了嗎？被保護(hù)了嗎？原電池的金屬正原電池的金屬正極被保護(hù)。極被保護(hù)。精品資料原電池

11、設(shè)計(jì)原電池設(shè)計(jì)(shj)思路：思路：釋放能量的氧化還原反應(yīng)釋放能量的氧化還原反應(yīng)(fnyng)（放熱反應(yīng)（放熱反應(yīng)(fnyng)） 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(fù)極失電子，發(fā)生氧化反還原劑在負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反 應(yīng)；氧應(yīng)；氧 化劑在正極得電子化劑在正極得電子,發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化電能電能化學(xué)能化學(xué)能原電池原電池電解電解精品資料原電池原電池“負(fù)極負(fù)極(fj)出電子，電子回正極出電子，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(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)向外線路提供電子向外線路提供電子原電池原電池的

12、負(fù)極；的負(fù)極； 不活潑金屬（或石墨）不活潑金屬（或石墨）發(fā)生還原發(fā)生還原(hun yun)反應(yīng)反應(yīng)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(jié)：小結(jié)：原電池原電池1、定義定義:把把化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔艿难b置的裝置.必發(fā)生失必發(fā)生失電子的氧電子的氧化反應(yīng)化反應(yīng)必發(fā)生必發(fā)生得電子得電子的還原的還原反應(yīng)反應(yīng)精品資料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(dǎo)體另一種非金屬導(dǎo)體(dot)）構(gòu)成電極。）構(gòu)成電極。電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液。電極用導(dǎo)線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路。電極用導(dǎo)線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路。3、化學(xué)電池的組成、化學(xué)電池的組成

13、:正極、負(fù)極、電解質(zhì)溶液以及容器。正極、負(fù)極、電解質(zhì)溶液以及容器。5,原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)：原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)： 較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子電子從較活潑的從較活潑的金屬（金屬（負(fù)極負(fù)極）通過(guò)外電路流向通過(guò)外電路流向較不活潑的金屬較不活潑的金屬（正極正極） 氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)精品資料CH2SO4（不可以（不可以(ky)）（不可以（不可以(ky)）（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金條件一：有活潑性不同的兩種金屬或非金屬屬精品資料（可以（可以(ky)）（不可以（不可以(ky)）形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；形成條件二

14、：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件精品資料實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究(tnji)形成原電池的條件形成原電池的條件形成形成(xngchng)條件三：必須形成條件三：必須形成(xngchng)閉合回路閉合回路（不可以）（不可以）精品資料6,6,判斷判斷(pndun)(pndun)原電池正、負(fù)原電池正、負(fù)極的方法極的方法由組成由組成(z chn)(z chn)原電池的兩極材料判斷：原電池的兩極材料判斷：一般是活潑的金屬為負(fù)極一般是活潑的金屬為負(fù)極活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷：根據(jù)電流方向或電子

15、流動(dòng)方向判斷：電流是由正極流向負(fù)極；電流是由正極流向負(fù)極；電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極。電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極。根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來(lái)判斷：根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來(lái)判斷：原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。精品資料二、發(fā)展二、發(fā)展(fzhn)中的化學(xué)電源中的化學(xué)電源干電池堿性電池蓄電池鋰離子電池燃料電池精品資料干電池堿性(jin xn)電池1、干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)、干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)(fnyng)原理原理精品資料鋅錳電池的電極鋅錳電池的電極(dinj)反應(yīng)：反應(yīng)：負(fù)極(fj)（Zn）：Zn

16、2e- = Zn2+正極（石墨）：NH4+ + 2e- +2MnO2 = NH3 + Mn2O3+ H2O電解質(zhì)：糊狀NH4Cl 總反應(yīng)：Zn + NH4+2MnO2 = Zn2+ +NH3+ Mn2O3+ H2O精品資料堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池(dinch)的電極反應(yīng)：的電極反應(yīng)：負(fù)極(fj)（Zn）：Zn2e- + 2OH-= Zn(OH)2正極（石墨）：2MnO2 + 2e- + 2H2O = 2MnO(OH)+ 2OH-電解質(zhì)：KOH 總反應(yīng)：Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnO(OH)精品資料汽車(chē)汽車(chē)(qch)用蓄用蓄電池電池鋰離子電池鋰離子電池(di

17、nch)鋰離子電池：它是新一代可充電鋰離子電池：它是新一代可充電的綠色電池，現(xiàn)已成為筆記本電的綠色電池，現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動(dòng)電話、攝像機(jī)等低功耗腦、移動(dòng)電話、攝像機(jī)等低功耗電器的主流。電器的主流。精品資料鉛蓄電池的電極鉛蓄電池的電極(dinj)反應(yīng)：反應(yīng)：負(fù)極(fj)（Pb）：Pb - 2e- + SO42- = PbSO4正極（PbO2）：PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O 電解質(zhì)： H2SO4總反應(yīng)：PbO2 + 2 H2SO4 + Pb = 2 PbSO4 + 2 H2O 精品資料鎳鎘電池鎳鎘電池(dinch)的電極反應(yīng)：的電極反應(yīng)：負(fù)極(

18、fj)（Cd）：Cd - 2e- + 2OH- = Cd(OH)2正極（ NiO(OH) ）：2NiO(OH) + 2e- + 2H2O = 2Ni(OH)2 + 2OH- 電解質(zhì)：KOH 總反應(yīng)：2NiO(OH)+ Cd+ 2 H2O = 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 精品資料鎳氫電池的電極鎳氫電池的電極(dinj)反應(yīng)：反應(yīng)：負(fù)極(fj)：H2 - 2e- + 2OH- = H2O正極（ NiO(OH) ）：2NiO(OH) + 2e- + 2H2O = 2Ni(OH)2 + 2OH- 電解質(zhì)：KOH 總反應(yīng)：2NiO(OH) + H2 = 2Ni(OH)2精品資料鋰電池鋰電池 鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比較，使用壽命大大較，使用壽命大大(d d)延長(zhǎng)。延長(zhǎng)。精品資料新型新型(xnxng)燃料電池燃料電池 燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部