高中化學(xué)必修第二章第二節(jié)化學(xué)能和電能

1、關(guān)于高中化學(xué)必修第二章第二節(jié)化學(xué)能與電能第一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月水電站直接從自然界取得的能源稱為一次能源第二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)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。第三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月火電站一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到的能源稱為二次能源第四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 化學(xué)能 熱能 機(jī)械能 電能燃燒蒸汽發(fā)電機(jī)一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化第五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2、火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析燃燒氧化還原反應(yīng)氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移火力發(fā)電將化學(xué)能經(jīng)

2、一系列能量轉(zhuǎn)化為電能舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化過程關(guān)鍵本質(zhì)本質(zhì)引起第六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月發(fā)電站將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能火力發(fā)電有哪些缺點(diǎn)?討論第七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月存在缺點(diǎn)排出大量溫室氣體可能導(dǎo)致酸雨能量轉(zhuǎn)化效率低煤炭是非可再生資源第八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 化學(xué)能 電能？第九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月化學(xué)能電能？（看書P35頁第二、三段，回答問題）1、當(dāng)氧化劑和還原劑直接接觸進(jìn)行反應(yīng)時，化學(xué)能要經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換為電能。2、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個不同區(qū)域進(jìn)行。3、需要在氧化劑

3、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。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題。第十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月現(xiàn)象銅片鋅片電流表Zn片表面沒有氣泡產(chǎn)生，鋅片溶解Cu片有氣泡產(chǎn)生電流表指針偏轉(zhuǎn)結(jié)論：有電流產(chǎn)生 實(shí)驗(yàn)2-4 實(shí)驗(yàn)探究請將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄在課本P38表中：第十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 外電路：電子由負(fù)極流向正極， 電流由正極流向負(fù)極內(nèi)電路：陰離子移向負(fù)極，陽離 子移向正極，電流由負(fù) 極流向正極e電荷流向電流流向：負(fù)極正極學(xué)與問P41第十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月一

4、、原電池1、定義:把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.原 電 池 原 理AZnCuSO42H+H+第十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月實(shí)驗(yàn) 原電池原理探究步驟討論與交流1.將Zn片插入稀H2SO4Zn片和Cu片上現(xiàn)象有何差別?2.將Cu片插入稀H2SO43.Zn片和Cu片接觸插入稀H2SO4 (不接電流表)Cu片上有何現(xiàn)象?推測原因.4.Zn片和Cu片用導(dǎo)線連接(中間接電流表)插入稀H2SO4(偏向?)電流表指針有何變化?說明了什么?5.嘗試用干電池判斷實(shí)驗(yàn)中的正負(fù)極說明你判斷的方法?第十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 離子方程式思考問題尋找答案你對問題的想法稀H2SO4ZnC

5、u鋅表面有氣泡產(chǎn)生，銅表面無明顯現(xiàn)象1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子，哪種物質(zhì)得電子?演示探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象用導(dǎo)線將鋅表面的電子引出來Zn +2H+ = Zn 2+ +H2.什么方法可使Zn與H+分開，不讓H+直接在Zn表面得電子？第十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 離子方程式思考問題尋找答案組內(nèi)交流 列出想法 演示探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象Cu起傳導(dǎo)電子的作用?？捎秒娏鞅頊y電流及方向。Zn + 2H+ = Zn 2+ +H2稀H2SO4ZnCu大量氣泡從銅片逸出，鋅片部分溶解1.H+得到的電子是Cu失去的嗎？2.在這個過程中Cu起什么作用？3.你怎樣才能知道導(dǎo)線中有電子通過？第十六張，PPT共五十八頁，

6、創(chuàng)作于2022年6月 解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考問題尋找答案組內(nèi)交流 列出想法演示探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能1.電子從Zn到H+經(jīng)歷了哪些途徑？2.你認(rèn)為這個過程能量是如何轉(zhuǎn)化的？鋅表面無氣泡，銅表面有氣泡，電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)。電子由Zn 導(dǎo)線 銅片 H+ 定向移動產(chǎn)生電流，故電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)AZnCu稀H2SO4第十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）Zn片： Zn 2e- = Zn2+Cu片：2H+2e- = H2 （銅片在這里起傳導(dǎo)電子的作用）電極反應(yīng)式：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2電極反應(yīng)總式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 2e-2.ZnC

7、uH2SO4原電池的工作原理：第十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月“負(fù)極出電子，電子回正極”3、原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)負(fù)極：還原性相對較強(qiáng)的材料正極：還原性相對較弱的材料活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng)向外線路提供電子原電池的負(fù)極；不活潑金屬（或石墨）發(fā)生還原反應(yīng)接受外線路提供的電子原電池的正極。 第十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月CH2SO4（不可以）（可以）條件一：有活潑性不同的兩種金屬或非金屬第二十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（可以）（不可以）形成條件二：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第二十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6

8、月實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）第二十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月AZnCuH2SO4ACCuH2SO4原電池右圖裝置電流表指針偏轉(zhuǎn)區(qū)別結(jié)論不偏轉(zhuǎn)電極材料不同電池總反應(yīng)應(yīng)該是能自發(fā)地發(fā)生的氧化還原反應(yīng)第二十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月構(gòu)成原電池的條件有兩種活動性不同的金屬（或非金屬單質(zhì)）作電極電極材料均插入電解質(zhì)溶液中兩極相連形成閉合電路能自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)第二十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月練習(xí)判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由.()()()()()第二十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6

9、月4、原電池電極名稱的確定方法根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。通常是活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬、碳棒、化合物是正極。根據(jù)電極反應(yīng)特點(diǎn)確定。失電子的反應(yīng)氧化反應(yīng)負(fù)極得電子的反應(yīng)還原反應(yīng)正極例：銀鋅電池是廣泛用作各種電子儀器的電源，它的反應(yīng)可表示為：Ag2O+Zn+H2O 2Ag+2Zn(OH)2請判斷此電池中，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（ ）A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnD第二十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)電子或電流流動方向（外電路）：電子從負(fù)極流出 沿導(dǎo)線 流入正極電流從正極流出 沿導(dǎo)線 流入負(fù)極ee、根據(jù)離子的定向移動（內(nèi)電路）陽離子向正極移動陰離子向負(fù)極移動第

10、二十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)離子方程式判斷Fe+2H+=Fe2+H2（負(fù)極）（在正極）第二十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月5.如何書寫電極反應(yīng)方程式負(fù)極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+負(fù)極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+正極（石墨）： 2H+2e - = H2 正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu 總反應(yīng): Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2 總反應(yīng): Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 第二十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月電極反應(yīng)方程式的書寫方法負(fù)極：較活潑金屬（a） 電極反應(yīng)：a-ne-=

11、an+ (氧化反應(yīng))正極：較不活潑金屬或非金屬（b） 電極反應(yīng)： Cm+ + me- = C(還原反應(yīng))第三十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 H2SO4 (aq) CuSO4 (aq) ZnCu負(fù)極( ): .正極( ): .總反應(yīng)式: .負(fù)極( ): .正極( ): .總反應(yīng)式: .例：請?jiān)趫D上標(biāo)出電子的流動方向和電流方向,并判斷正負(fù)極，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式. AgFeZn Zn2e - = Zn2+ Cu Cu2+ +2e - = Cu Zn+Cu2+ = Zn2 + CuFe Fe2e - = Fe 2+ Ag 2H+2e - = H2 Fe+2H+ = Fe 2+ +H

12、2 Ie-e-I第三十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月練習(xí)2下列裝置哪些可以形成原電池? 形成原電池的寫出電極反應(yīng)式,并指出電子流動方向。第三十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 請結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+設(shè)計(jì)成一個原電池。1、電解液： 。2、電極材料： 正極 ，負(fù)極 。3、電極反應(yīng)式 ：負(fù)極: .正極: . 1、電解液： 硫酸銅、氯化銅、硝酸銅等可溶性銅鹽溶液 2、電極材料： 負(fù)極：鐵， 正極：銅、石墨或比鐵不活潑的其他金屬 拓 展： Fe 2e - = Fe 2+ Cu2+ +2e - = Cu 第三十三張，PP

13、T共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月小 結(jié) 由化學(xué)方程式書寫電極反應(yīng)式：找出發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的物質(zhì)，確定正負(fù)極反應(yīng)的物質(zhì)；利用電荷守恒分別寫出電極反應(yīng)式；驗(yàn)證：兩電極反應(yīng)式相加所得式子和原化學(xué)方程式相同，則書寫正確。 第三十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月思 考 題請根據(jù)反應(yīng) 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+設(shè)計(jì)原電池，你有哪些可行方案?Fe-Cu FeCl3Fe-C Fe(NO3)3Fe-Ag Fe(SO4)3第三十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化電能化學(xué)能原電池電解池第三十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月鋅片插入稀硫酸中

14、，被腐蝕。（化學(xué)腐蝕）鋅片在鋅,銅（稀硫酸）原電池中作為負(fù)極，也被腐蝕。（電化學(xué)腐蝕）哪個更快？原電池的負(fù)極被腐蝕得更快。分析鋅,鐵（稀硫酸）原電池中的電極反應(yīng)。你感受到作為正極，鐵被保護(hù)了嗎？原電池的金屬正極被保護(hù)。第三十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月原電池原理的應(yīng)用 制作化學(xué)電源加快反應(yīng)速率： 例如，實(shí)驗(yàn)室制H2時，由于鋅太純，反應(yīng)一般較慢，可加入少量CuSO4以加快反應(yīng)速率。判斷金屬活動性的強(qiáng)弱揭示鋼鐵腐蝕的原因及防止鋼鐵的腐蝕。 鋼鐵中含有碳，可與Fe組成原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)而使鋼鐵遭到腐蝕第三十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 防止鋼鐵腐蝕：在鋼鐵的表面焊

15、接比Fe更活潑的金屬（如Zn），組成原電池后，使Fe成為原電池的正極而得到保護(hù)。鋼鐵的析氫腐蝕：負(fù)極：Fe 2e- = Fe2+ 正極：2H+ + 2e- = H2鋼鐵的吸氧腐蝕： 負(fù)極：2Fe 4e- = 2Fe2+ 正極：2H2O + O2 + 4e- = 4OH-第三十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月練習(xí) 3、 把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負(fù)極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強(qiáng)到弱的為：( ) Aa b c d Ba c d b

16、Cc a b . d Db d c a B第四十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、發(fā)展中的化學(xué)電源干電池堿性電池蓄電池鋰離子電池燃料電池第四十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月負(fù)極：Zn 2e- = Zn2+正極：2NH4+ 2e- = 2NH3+H2總反應(yīng)：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2其他干電池：堿性鋅-錳干電池、銀-鋅紐扣電池等優(yōu)點(diǎn)：攜帶方便缺點(diǎn)：電量小，污染大干電池（負(fù)極）（正極）鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等1、干電池結(jié)

17、構(gòu)及電極反應(yīng)原理第四十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H+2SO42-=2PbSO4+2H2O負(fù)極：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O其他蓄電池：鎳-鎘蓄電池、銀-鋅蓄電池等優(yōu)點(diǎn)：可反復(fù)使用 缺點(diǎn)：污染大2、鉛蓄電池第四十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3、銀鋅電池正極殼填充Ag2O和石墨，負(fù)極蓋填充鋅汞合金，電解質(zhì)溶液KOH。反應(yīng)式為：2Ag+Zn(OH)2 Zn+Ag2O+H2O 充電放電1970-1975, 開發(fā)了先進(jìn)的銀鋅

18、、鎳鎘電池技術(shù)。 1975-1983, 為美國海軍生產(chǎn)潛水艇用銀鋅電池。 1979-1987,為美國國家能源部發(fā)展電動車用的鎳鋅電池。 1998-1992, 為美國海軍發(fā)展世界上最大的鎳鎘電池用于核潛水艇。第四十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4、鎘鎳電池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放電充電負(fù)極材料：Cd ，正極材料：涂有NiO2 ，電解質(zhì)：KOH溶液。反應(yīng)式如下：第四十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月5、鋰電池 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)極相比較，使用壽命大大延長。第四十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)

19、作于2022年6月6、新型燃料電池 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，不斷從外界輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池第四十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月氫氧燃料電池：負(fù)極：2H24OH 4e 4H2O（氧化反應(yīng)）正極：O2H2O4e4OH（還原反應(yīng)）總反應(yīng)：2H2O22H2O第四十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月其他電池空氣電池第五十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月廢電池對環(huán)境的危害電池中含有汞、鎘、鉛等有毒金屬。隨意丟棄廢電池會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。上世紀(jì)50年代，震驚世界的日本“水