化學能與電能

1、化學能與電能課件第1頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二1熟悉能源的分類和化學能與電能的轉化關系。2知道原電池是利用氧化還原反應將化學能轉化為電能的裝置，通過實驗會說明原電池的原理，以及判斷原電池的正、負極。3會正確書寫電極反應式，熟知原電池的應用。第2頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二1在氧化還原反應中氧化劑_電子，發(fā)生_反應，還原劑_電子，發(fā)生_ 反應，氧化還原反應的本質是_，同時伴隨_的變化。能量得到還原失去氧化電子轉移2、常見的電解質包括_，非電解質包括 _ _ 。酸、堿、鹽大多數有機物（如蔗糖、酒精等）3、初中物理學過，電子的流向與電流的

2、流向_（填“相同”、“相反”），電子從_極流到_極， 電流從_極流到_極。負負正正相反第3頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二 一次能源：直接從自然界取得的能源。 二次能源：一次能源經過加工、轉換得到的能源。 電能是現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。科學視野：能源的分類水能風能石油天然氣原煤電能蒸汽第4頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二2001年我國發(fā)電總量構成圖火電站的工作原理如何?估計在2050年火電仍居首位第5頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二 化學能 熱能 機械能 電能燃燒蒸汽發(fā)電

3、機火力發(fā)電的原理分析。一、化學能與電能的相互轉化第6頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二一、化學能轉化為電能化學能（燃料）熱能機械能電能燃燒蒸汽發(fā)電機（蒸汽輪機）（3）存在的問題：經多次轉換，能量損耗大，燃料的利用率低；環(huán)境污染嚴重。（1）能量轉換：1.火力發(fā)電（2）關鍵：燃燒是使化學能轉變成電能的關鍵。燃燒的本質是氧化還原反應，而氧化還原反應的本質是電子轉移。第7頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二化學能電能一 步 到 位？ 如何將化學能直接轉化為電能，進而提高資源的利用率呢？思考第8頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二化學能

4、電能？（看書P35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，化學能要經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，化學物質的選擇。5、從電學角度考慮儀器選擇和組裝問題。第9頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二視頻實驗 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)C

5、u片上有何現象?推測原因.4.Zn片和Cu片用導線連接(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?第10頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二第11頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二步 驟現 象銅片插入稀硫酸銅片表面_鋅片插入稀硫酸鋅片表面產生無色銅片和鋅片連在一起插入稀硫酸銅片表面_，鋅片_銅片和鋅片之間連一電流表電流表指針_實驗步驟及現象無現象產生無色氣泡逐漸溶解偏轉氣泡第12頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二問題探究CuZn 稀硫酸1.銅片上產生什么氣體?有人說H2是由銅和稀硫酸在這種特定的

6、條件下反應產生出來的。這種想法正確嗎？2.銅片上的電子從何來?第13頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二CuZn 稀硫酸-Zn2+H+H+電流計AZn2e = Zn2+2H+ + 2e=H2 3.如何檢驗電子的流動?問題探究結果：Zn片質量減小，Cu片質量不變，H+濃度降低，產生電流。第14頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二一、原電池(1)概念：是 ； 本質：是 反應。(2)構成條件原電池反應必須是 的氧化還原反應。具有活潑性不同的 。(金屬與金屬或金屬與能導電的非金屬)。用導線相連或直接接觸（ ）將化學能轉化為電能的裝置氧化還原自發(fā)兩個電極電解質

7、溶液閉合回路試歸納構成原電池需要哪些條件條件?ZnCu稀H2SO4第15頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二ZnZnCuABCDEF練習1 下列哪些裝置能構成原電池？G稀硫酸ZnFe稀硫酸AgCuAAZnCu煤油H第16頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二學與問：根據所了解的電學知識，你知道電子是怎樣流動的嗎？如何判定裝置的正負極？第17頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二（3）電極名稱及電極反應失e-負極：正極：（一般：較不活潑金屬或非金屬導電材料）電極反應：Zn 2e = Zn 2+2H+ + 2e = H2 電池總反應：Z

8、n + 2 H+ = Zn2+ + H2 ZnCu稀H2SO4e-一般：較活潑金屬得e-原電池的反應實質：氧化還原反應電子流向：負極 正極電流方向正極 負極第18頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二CuZn-Zn2+H+H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 氧化反應還原反應負極正極電子沿導線傳遞，產生電流陽離子(電極材料）失去電子(溶液中陽離子)得到電子陰離子正極負極SO42-原電池工作原理小結較活潑金屬不活潑金屬或石墨較活潑的金屬發(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(正極),溶液中的陽離子在此得到電子發(fā)生還原反應。 + 第19頁，共63

9、頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二負極: 較活潑的金屬正極: 較不活潑的金屬或非金屬導體ZnCuA-+稀硫酸ZnFeA稀硫酸CZnFeCA稀硫酸-+-+-+A交流與思考請根據下列原電池正負構造特點，總結出如何判斷原電池的正負極.稀硫酸第20頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二練習2請判斷下列原電池的正負極情況和電流方向,寫出電極反應方程式和總反應方程式.FeCA-+-+ -II A 負極(Zn): Zn 2e- = Zn2+ 正極(Fe): Cu2+ + 2e- = Cu 總反應: Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu B 負極(Zn): Zn 2e-

10、 = Zn2+ 正極(C): 2Ag+ + 2e- = 2Ag 總反應: Zn + 2Ag+ = Zn2+ + 2Ag硝酸銀ZnCA氯化鐵硫酸銅FeZnAABC C 負極(Fe): Fe 2e- = Fe2+ 正極(C): 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+總反應: Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+I第21頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二二、原電池原理的應用：從理論上講，能自發(fā)進行的氧化還原反應都可設計為原電池。哪些反應能設計成原電池?(1) 設計原電池動腦動手 有下列材料：Zn片（2片）、Cu片（2片）、導線、水果 （西紅柿、橙子等）、電流計，請設計一個裝置

11、使電流計指針發(fā)生偏轉，并畫出設計草圖。 實踐活動：水果電池第22頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二例1 X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成原電池時，Y是電池的負極。X、Y、Z三種金屬的活動性順序為( )C因為X置換出Z,所以金屬性負極的金屬較活潑,所以(2)判斷金屬活動性的強弱一般說來: 活潑金屬作負極,較不活潑的金屬作正極第23頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二小結間接：直接：化學能燃燒熱能蒸汽機械能發(fā)動機電能裝置原電池概念構成條件工作原理化學能與電能一、化學能轉化為電能9/4/202224第24頁，共6

12、3頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二氧化反應Zn-2e-=Zn2+ 銅鋅原電池電解質溶液失e,沿導線傳遞，有電流產生還原反應2H+2e-= H2陰離子陽離子總反應：負極正極 Zn+2H+=Zn2+H2小結：原電池原理的應用:(1)設計原電池(2)判斷金屬活動性的強弱能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應有活潑性不同的兩個電極(或金屬與能導電的非金屬)有閉合回路或在溶液中接觸 形成條件有電解質溶液第25頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二 1、如右圖,Zn和Cu之間設有隔膜，隔膜有微孔，離子可自由通過。該裝置屬于原電池嗎?Zn氧化CuZn + Cu2+ = Zn2+ + C

13、u 負正正負正Cu2+此電池的負極材料是_ 放電時被_，正極材料是_，電池總反應式: 。放電時，電子由_極流向_極，電流由_極流向_極，電解質溶液中的Zn2+和Cu2+移向_，但其中只有_在電極上被還原。課堂練習:第26頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二2、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現象是( D )A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定；B. 保持平衡狀態(tài)；C. 鐵圈向下傾斜；D. 銀圈向下傾斜；第27頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二3、某金屬能和鹽酸反應

14、生成氫氣，該金屬與鋅組成原電池時，鋅為負極，該金屬可能為（ ）A、鋁 B、銅 C、錫 D、硅CC4、下列關于原電池的敘述正確的是( )A、構成原電池的正極和負極必須是兩種活潑的金屬B、原電池中做正極的金屬也可失電子C、原電池中電子流出的一極是負極，該極被氧化D、原電池放電時，電流的方向是從負極到正極第28頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二5、把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。若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產生大量氣泡，b、d相連時，b上有大量氣泡產生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為 ( )

15、Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B第29頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二6、關于下圖 所示裝置的敘述，正確的是( ）A銅是陽極，銅片上有氣泡產生B銅片質量逐漸減少C電流從鋅片經導線流向銅片D氫離子在銅片表面被還原D第30頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二要點一原電池的工作原理7、如圖所示，電流計指針發(fā)生偏轉，同時A極質量減少，B極上有氣泡產生，C為電解質溶液，下列說法錯誤的是()。AB極為原電池的正極BA、B、C可能分別為Zn、Cu、稀鹽酸CC中陽離子向A極移動DA極發(fā)生氧化反應C第31頁，共63頁，

16、2022年，5月20日，16點52分，星期二歸納：判斷原電池正、負極的方法1、根據兩極材料的活潑性判斷：負極：較活潑的金屬正極：活潑性較弱的金屬或非金屬2、根據電子流向或電流方向判斷：電子：由負極流向正極，電流：由正極流向負極。4、根據兩極發(fā)生的變化來判斷：負極:(失電子)發(fā)生氧化反應，正極:(得電子)發(fā)生還原反應。3、根據離子定向移動的方向判斷：陽離子：向正極移動；陰離子：向陰極移動。5、根據兩極產生的現象來判斷：負極:金屬溶解正極:增重或有氣泡。?第32頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二病 例 分 析第33頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二病

17、 例 分 析第34頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二病 例 分 析第35頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二你能為她開一個藥方嗎？第36頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二CuZn硫酸銅【探究】： Zn與CuSO4反應設計成原電池？第37頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二簡單原電池的設計（1）將反應:2FeCl3+Fe=3FeCl2設計成原電池。（2）判斷正負極并寫出電極反應。石墨FeFeCl3溶液負極（鐵）：Fe2e=Fe2+正極（石墨）：2Fe3+ + 2e=3Fe2+總反應：2Fe3+ + Fe

18、= 3Fe2+第38頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二化學電池一次性電池：如干電池二次電池（可充電電池）：鉛蓄電池等燃料電池：氫氧燃料電池二. 發(fā)展中的化學電源9/4/202239第39頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二干電池堿性電池（1）干電池結構及電極反應原理第40頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二（1）干電池結構及電極反應原理閱讀課本p42，填空：最早使用的化學電池是 ；該電池的正、負極分別是 ；電流的方向是 ；此類電池的基本電極反應：正極：2NH4+ + 2e- =2NH3 + H2負極： ；由此知，總反應是： 。

19、鋅錳電池石墨棒、Zn石墨棒 ZnZn 2e- = Zn2+2NH4+ + Zn = 2NH3 + H2 + Zn2+第41頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二第42頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二（2）充電電池結構及電極反應原理閱讀課本p43，填空：充電電池又稱 ，最早使用的充電電池是 ，放電時，化學能轉變?yōu)殡娔?；在充電時，能量的轉化關系是該電池在放電的電極反應：總反應：PbO2+Pb+4H+ +2SO42-2PbSO4+2H2O正極材料： ；負極材料： 。放電充電二次電池鉛蓄電池電能 化學能Pb PbO2PbO2Pb電子的流向是 ；第43頁，共

20、63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二（3）其他充電電池概述閱讀課本p43，填空：鎳鎘電池以 為正極， 為負極， 以 作為填充電解質。鋰離子電池是新一代的可充電綠色電池，它的優(yōu)點有： 。高能電池，電壓高，質量輕，貯存時間長等。CdNiO(OH)KOH用途：電腦、手表、心臟起搏器等第44頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二氫氧燃料電池結構（4）高考的寵兒新型燃料電池2H2 + O2 = 2H2O4e-反應原理 氫氧燃料電池負極：2H2 4e- = 4H+正極：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-燃料燃燒工作原理電極: Pt制作的惰性電極電解質溶液: K

21、OH溶液第45頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二 燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質全部貯藏在電池內，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應產物不斷排出電池二、發(fā)展中的化學電源9/4/202246第46頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二使用燃料電池的汽車二、發(fā)展中的化學電源9/4/202247第47頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二小結:燃料電池的能量轉化率很高，氫氧燃料電池 除能量轉化率 高外還可持續(xù)使用，不污染環(huán)境。一般的可燃物均可與O2組成燃料電池，如H2、CO、CH4、乙醇等。燃料電池一般以堿性介質作電解液，也

22、可用酸性介質作電 解液，二者電極上應式是有區(qū)別的。如甲烷-氧燃料電池在酸性介質中的電極反應為： 負極：CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+ 正極：2O2 + 8H+ + 8e- 4H2O 總反應式為：CH4 + 2O2 CO2+2H2O第48頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二其他電池空氣電池二、發(fā)展中的化學電源9/4/202249第49頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二廢電池對環(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)境造成嚴重的污染。上世紀50年代，震驚世界的日本“水俁病”就是因汞中毒引起的。二、發(fā)展中的化學

23、電源9/4/202250第50頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二減 少 污 染 節(jié) 約 資 源二、發(fā)展中的化學電源9/4/202251第51頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二1、隨著人們生活質量的不斷提高，廢電池必須進行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是（ ） A利用電池外殼的金屬材料 B防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染 C不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 D回收其中石墨電極B練習二、發(fā)展中的化學電源9/4/202252第52頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二2、某原電池總反應的離子方程式為2F

24、e3+Fe=3Fe2+，不能實現該反應的原電池是（ ）A 正極為Cu 、負極為Fe，電解質溶液為FeCl3溶液B 正極為C 、負極為Fe，電解質溶液為Fe(NO3)3溶液C 正極為Fe 、負極為Zn，電解質溶液為Fe2(SO4) 3溶液D 正極為Ag 、負極為Fe，電解質溶液為CuSO4溶液CD二、發(fā)展中的化學電源9/4/202253第53頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二3、將純鋅片和純銅片按下圖所示插入相同濃度的稀硫酸中一段時間，下列敘述正確的是（ ）A、兩燒杯中銅片表面 均無氣泡產生B、甲中銅片是正極， 乙中銅片是負極C、兩燒杯中溶液的酸 性均會減弱D、產生氣泡的

25、速度甲 比乙慢C 第54頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二課后參考資料第55頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二.干電池(一次電池)電極: Zn為負極,碳棒為正極電解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊另有黑色的MnO2粉末，吸收正極產生的H2，防止產生極化現象。 負極(Zn):Zn-2e-Zn2+ 正極(C):2NH4+ + 2e-2NH3+H2 H2 + 2MnO2 Mn2O3+H2O 去氫 4NH3 + Zn2+ Zn(NH3)42+ 去氨電極方程式：二、發(fā)展中的化學電源鋅錳干電池第56頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二

26、電極：Pb為負極；PbO2為正極.電解液:30%的H2SO4溶液電極反應式:負極(Pb)： Pb + SO42 -2e-PbSO4正極(PbO2)：PbO2 + 4H+ SO42- + 2e PbSO4 +2H2O總電池反應:PbO2 + Pb +2H2SO42PbSO4+ 2H2O.鉛蓄電池(二次電池)(1.251.28g/cm-3)第57頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二第58頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二課堂練習:1.鉛蓄電池(原電池)的電極分別是PbO2和Pb,電解質溶液為稀硫酸溶液,工作時原電池的總反應是: PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O. 根據上述反應,判斷:1)原電池的負極是(填電極材料)_2)工