化學(xué)必修二化學(xué)能和電能

1、關(guān)于化學(xué)必修二化學(xué)能與電能第1頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四能源：流水風(fēng)力石油天然氣蒸汽電力原煤第2頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四能源的分類：直接從自然界取得的能源。 一次能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)換得到的能源。如：風(fēng)力、原煤、天然氣、石油、流水。如：電力，蒸汽。 一次能源：二次能源：第3頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四 2001年我國(guó)發(fā)電總量構(gòu)成圖一、化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化：（一）火力發(fā)電：第4頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四火電站工作原理示意圖化學(xué)能 燃燒熱能 蒸汽機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能第5頁(yè)，共46頁(yè)

2、，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四火力發(fā)電有什么優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)我國(guó)煤炭資源豐富，廉價(jià)方便存在優(yōu)點(diǎn)電能清潔安全快捷方便、節(jié)省時(shí)間存在缺點(diǎn)煤炭資源畢竟有限、非可再生排出大量溫室效應(yīng)氣體可能導(dǎo)致酸雨并且有廢氣能量轉(zhuǎn)化效率低有一定局限性問：如何把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能呢？思考與交流第6頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四【實(shí)驗(yàn)一】分別把鋅片和銅片插入到稀H2SO4中,觀察現(xiàn)象。鋅片：產(chǎn)生大量的氣泡銅片：無明顯現(xiàn)象第7頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四【實(shí)驗(yàn)二】再用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來，觀察銅片上有無氣泡產(chǎn)生？第8頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20

3、日，13點(diǎn)12分，星期四（二）原電池1.概念：將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置AZn CuSO42H+H+正極負(fù)極eI第9頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四2.原電池的電極反應(yīng)：鋅片：銅片：Zn - 2e- = Zn2+ 2H+ + 2e- = H2 電池反應(yīng)： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2氧化反應(yīng)還原反應(yīng)（總反應(yīng)）(負(fù)極)(正極)第10頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四銅鋅原電池的工作原理：鋅失去的電子通過外電路流向銅片，H在銅片上得到電子，從而形成電流。第11頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四12Zn-2e-=

4、Zn2+2H+ +2e-=H2還原劑(Zn)失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)氧化劑(H+)在銅極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)還原劑失去的電子從鋅極流出流入銅極.經(jīng)外電路Zn2+H+SO42-電流方向原電池工作原理第12頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四原電池工作原理：實(shí)現(xiàn)了由化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)化。第13頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四B跟蹤練習(xí) 第14頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四4.原電池本質(zhì)氧化還原反應(yīng)反應(yīng)類型。負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。電子的移動(dòng)方向。從負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向正極。離子的移動(dòng)方向。陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離

5、子向負(fù)極移動(dòng)。第15頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四（可以）（可以）（不可以）第一組實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件：第16頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四第二組實(shí)驗(yàn)（可以）（不可以）第三組實(shí)驗(yàn)（可以）（不可以）第17頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四原電池的形成條件 (4) 形成閉合回路。（兩電極用導(dǎo)線連接，或接觸。） （1）能自發(fā)地發(fā)生的氧化還原反應(yīng)： 電極和電解質(zhì)溶液 兩電極上分別有還原劑和氧化劑（燃料電池）（2）電解質(zhì)溶液： 參與電極反應(yīng)或構(gòu)成內(nèi)電路（3）兩導(dǎo)體作電極： 活動(dòng)性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導(dǎo) 體石

6、墨），與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的活潑金屬為負(fù)極。 兩不活潑的導(dǎo)體石墨或Pt等。（燃料電池電極）第18頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四酒精CuH2SO4溶液ZnAgH2SO4溶液ZnCuZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCu鹽橋ZnSO4溶液CuSO4溶液FeCu 下列裝置是否能構(gòu)成原電池？第19頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四1.判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請(qǐng)說明理由；若是，請(qǐng)指出正負(fù)極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.()2H+2e-H2負(fù)極：總反應(yīng)：正極：Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2練習(xí)：()第20頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日

7、，13點(diǎn)12分，星期四正極：負(fù)極：總反應(yīng)：Fe2e - Fe2+2Ag+2e- 2AgFe + 2Ag+ = Fe2+ + 2Ag3.判斷下面裝置是否可以組成原電池，如果可以請(qǐng)寫出電極反應(yīng)和總反應(yīng)。第21頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四如圖所示的裝置，在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細(xì)絲，使之平衡。小心地往燒杯中央滴入CuSO4溶液。片刻后可觀察到的現(xiàn)象是_。A鐵圈和銀圈左右搖擺不定B保持平衡狀態(tài)不變C鐵圈向下傾斜D銀圈向下傾斜D第22頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四原電池的正負(fù)極的判斷方法 微觀判斷（根據(jù)電子流動(dòng)方向）電子

8、流出的極電子流入的極負(fù)極正極 較活潑的電極材料較不活潑的電極材料 質(zhì)量增加的電極工作后 質(zhì)量減少的電極負(fù)極正極正極負(fù)極工作后，有氣泡冒出的電極為正極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極宏觀判斷：根據(jù)電極材料 根據(jù)原電池電極 發(fā)生的反應(yīng)根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極有氣泡冒出：負(fù)極正極方法四第23頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四【小結(jié)】二.原電池的構(gòu)成：一.原電池：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置1.可自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)2.兩個(gè)電極3. 內(nèi)部有離子導(dǎo)電體（通常是電解質(zhì)溶液）4.形成閉合電路三.原電池的工作原理：四.原電池正負(fù)極的判斷方法：第24頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日

9、，13點(diǎn)12分，星期四練習(xí)1：Zn片,Ag片,AgNO3溶液為組裝材料，設(shè)計(jì)原電池。設(shè)計(jì)原電池： 利用下述反應(yīng)：2FeCl3+Fe=3FeCl2設(shè)計(jì)一個(gè)原電池裝置。畫出裝置圖；標(biāo)明電極材料和電解質(zhì)溶液；寫出電極反應(yīng)式。 負(fù)極（Fe):2Fe - 2e- = Fe2+正極（C): 2Fe3+2e- = 2Fe2+練習(xí)2:（先寫出離子反應(yīng)）第25頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四練習(xí) 有A、B、C、D四種金屬分別浸入稀H2SO4中，A、B產(chǎn)生氣泡緩慢而C、D產(chǎn)生氣泡較激烈；把A、B兩種金屬用導(dǎo)線連接后浸入稀H2SO4中，氣泡從A金屬表面析出，把C、D兩種金屬用導(dǎo)線連接后浸入

10、稀H2SO4中組成原電池，電流由CD，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可知A、B、C、D四種金屬的活動(dòng)性順序。DCBA第26頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四二、發(fā)展中的化學(xué)電源：干電池堿性電池蓄電池鋰電池第27頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四1、干電池 干電池是一種伏打電池,利用某種吸收劑(如木屑或明膠)使內(nèi)含物成為不會(huì)外溢的糊狀。常用作手電筒照明、收音機(jī)等的電源。酸性鋅錳干電池是最早進(jìn)入市場(chǎng)的實(shí)用電池（1）普通鋅錳干電池優(yōu)點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：放電時(shí)間短，電壓下降快。第28頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四二、發(fā)展中的化學(xué)電源

11、1.干電池石墨NH4Cl鋅錳干電池結(jié)構(gòu)一次電池：放電之后不能充電的電池 （內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)是不可逆的）第29頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四（2）堿性干電池堿性電池是個(gè)人音響、照相機(jī)等地首選電源。堿性電池 電解液:酸性 NH4Cl堿性KOH（離子導(dǎo)電性更好）負(fù)極：鋅片鋅粉（反應(yīng)面積成倍增長(zhǎng)，使放電電流大幅度提高）優(yōu)點(diǎn)：比能量和儲(chǔ)存時(shí)間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電第30頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四二、發(fā)展中的化學(xué)電源1.干電池（1）一次性電池：（2）普通鋅錳電池：Zn-2e- =Zn2+（3）堿性鋅錳電池：課本P39、設(shè)計(jì)P43NH4

12、Cl負(fù)極？正極？電解質(zhì)：缺點(diǎn)：Zn-2e-+2OH- =Zn(OH)2KOH負(fù)極？正極？電解質(zhì)：優(yōu)點(diǎn):使用壽命短，易泄漏使用壽命長(zhǎng)，不易泄漏（4）應(yīng)用：卡式錄音機(jī)、閃光燈、電動(dòng)玩具、袖珍電視機(jī)等放電之后不能充電內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)是不可逆的2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O2MnO2 + 2H2O + 2 e- = 2MnO（OH） + 2OHZnCZnC第31頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四鋅錳電池電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：Zn 2e- = Zn2+2NH4+ + 2e- = 2NH3 + H2總反應(yīng)：Zn+2NH4+ =Zn2+ 2NH3 + H

13、2第32頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四 鋅-錳干電池在使用過程中，鋅會(huì)逐漸溶解，鋅外殼變薄，最后內(nèi)部的糊狀電解質(zhì)泄露出來，對(duì)電器腐蝕。 為了防止泄露，在外殼套上金屬筒或塑料筒，制成防漏電池。P42【思考與交流】為什么鋅錳干電池放置過久會(huì)失效？ 為了延長(zhǎng)電池壽命和提高其性能，人們將電池內(nèi)的電解質(zhì) 換成濕的 ，制成了 電池。NH4ClKOH堿性鋅錳負(fù)極：Zn +2OH- 2e- = Zn(OH)2第33頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四2、充電電池2、充電電池：氧化還原反應(yīng)在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行。1、充電電池又稱二次電池，能夠重復(fù)使用至一定的周期。

14、手機(jī)專用電池?cái)z像機(jī)專用電池筆記本電腦專用電池化學(xué)能放電充電電能第34頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四用途：目前汽車上使用的電瓶大多仍是鉛蓄電池，它還廣泛用于國(guó)防、生產(chǎn)、生活等領(lǐng)域。鉛蓄電池：最早使用的充電電池。（1）鉛蓄電池特點(diǎn)：鉛蓄電池的電壓穩(wěn)定，使用方便安全可靠，可再次充電使用。第35頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四2、充電電池二次電池：氧化還原反應(yīng)在充電時(shí) 可以逆向進(jìn)行。鉛蓄電池負(fù)極？正極？總反應(yīng)：放電：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能充電：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放電充電電解質(zhì)？?jī)?yōu)缺點(diǎn)：應(yīng)用：可充電，比干

15、電池使用壽命長(zhǎng)；但體積大，有污染汽車上使用的電瓶等第36頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四鉛蓄電池：放電時(shí):正極材料是 負(fù)極材料是 ，電解質(zhì)是 。PbO2PbH2SO4負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Pb + SO42-2e-PbSO4PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- PbSO4 + 2H2O PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放電充電第37頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四 鎳鎘充電電池：負(fù)極：正極：電解質(zhì)：優(yōu)缺點(diǎn)：應(yīng)用：CdNiO(OH)KOH具有殘留性記憶，可重復(fù)使用500次以上，體積?。坏k有致癌作用,如不回收，會(huì)產(chǎn)

16、生嚴(yán)重污染廣泛用于收錄機(jī)、無線對(duì)講機(jī)、電子閃光燈、電動(dòng)剃須刀等鎳鎘電池鎘有致癌作用，有被鎳氫電池取代的趨勢(shì)。第38頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四鋰離子電池鋰離子電池是新一代可充電的綠色電池。特點(diǎn)：高能電池，電壓高，質(zhì)量輕，貯存時(shí)間長(zhǎng)等。用途：現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動(dòng)電話、攝像機(jī)、手表、心臟起搏器等低功耗電器的主流。筆記本電腦專用電池第39頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四 鋰電池（有機(jī)溶劑電解液）負(fù)極：2Li-2e=2Li+正極：I2+2e=2I總反應(yīng)：2Li+I2=2LiI 跟相同質(zhì)量的其它金屬作負(fù)極相比，使用壽命延長(zhǎng)，高能、質(zhì)輕、電壓高、

17、工作效率高、儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)。發(fā)展中的電池第40頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四3、燃料電池高效、環(huán)境友好的化學(xué)電池它的電極材料一般為活性電極，具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極，活性炭電極等。(例如：H2和O2的燃料電池，CH4和O2的燃料電池)燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。小型高性能燃料電池 第41頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四氫氧燃料電池工作原理：總反應(yīng)：2H2 + O2 =2H2 O通入的氣體在電極表面放電，電池只是作為一個(gè)反應(yīng)器。與其它電池區(qū)別：反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)。用途：氫氧燃料電池目前已應(yīng)用于航天、軍事通訊、電視中繼站等領(lǐng)域 第42頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4e- + 4H+ = 4H2O2H2 - 4e- +4OH- = 4H2O O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-*氫氧燃料電池的電極反應(yīng)一定要會(huì)判斷：酸性有H+ (肯定沒OH- ）； 堿性有OH- (肯定沒 H+ ）第43頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)12分，星期四甲烷氧氣燃料電池該電池用鉑片插入KOH溶液中作電極，