高一化學(xué)課件必修2化學(xué)能與電能

2化學(xué)能與電能它們有什么共同的特點呢？電電池家用電路。。。電屬于典型的二次能源。從1660年，馬德堡的蓋利克發(fā)明了第一臺摩擦起電機至今，電已經(jīng)被廣泛地運用于生產(chǎn)跟生活的各個領(lǐng)域。電能（電力）：二次能源一次能源和二次能源一、化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能1火力發(fā)電原理及過程思考：火力發(fā)電的過程能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？化學(xué)能（燃料）燃燒熱能蒸汽機械能（渦輪機）發(fā)電機電能火電的優(yōu)缺點優(yōu)點：化學(xué)能經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)化最終轉(zhuǎn)變安全潔凈電能。資源豐富。缺點：能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)多，能量利用率低。污染環(huán)境。思考燃燒屬于什么反應(yīng)？氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是什么？反應(yīng)中的能量變化是怎樣產(chǎn)生的？能否將反應(yīng)中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，以提高能量的利用率？如果能，還應(yīng)該考慮哪些因素？放熱反應(yīng)氧化還原反應(yīng)本質(zhì)：氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。能量變化原因：氧化劑和還原劑直接接觸發(fā)生反應(yīng)進行電子轉(zhuǎn)移，電子轉(zhuǎn)移引起化學(xué)鍵的重新組合，同時引起能量的變化。問題要將氧化還原反應(yīng)中釋放的能量直接轉(zhuǎn)化為電能，所要解決的第一個問題是什么？若氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個不同區(qū)域進行，那么怎樣架設(shè)橋梁使電子從還原區(qū)域轉(zhuǎn)移到氧化區(qū)域？怎樣知道所架設(shè)的橋梁中有電子流過，即產(chǎn)生電流呢？使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個不同的區(qū)域進行用導(dǎo)線使兩區(qū)域形成閉合回路用電表或用電器測量實驗一

將銅片和鋅片分別插入稀硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象并解釋原因。稀H2SO4ZnCu現(xiàn)象：解釋：Zn片上有氣泡（H2），Zn片逐溶解；Cu片無明顯現(xiàn)象。Zn+2H+==Zn2++H2↑實驗二

將銅片和鋅片用導(dǎo)線連接插入稀硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象并解釋原因。稀H2SO4ZnCu現(xiàn)象：解釋：

Zn片逐漸溶解但無氣泡；Cu片上有氣泡（H2）；電流計指針偏轉(zhuǎn)。？G指針偏轉(zhuǎn)，說明電路中有電流通過，說明發(fā)生了電子定向移動。Zn比Cu活潑，用導(dǎo)線連在一起時，Zn片失去的電子（Zn－2e－

=Zn2+）變成Zn2+進入溶液，電子經(jīng)導(dǎo)線流向Cu片，溶液中的H＋由于電場作用下移向Cu片得電子被還原成H2（2H+＋2e－=H2

↑）【分析與討論】一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能2.原電池（1）定義：將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置，稱為原電池（電源）（2）規(guī)定：負(fù)極：正極：電子流出（或電流流進）的一極電子流進（或電流流出）的一極2.原電池（3）電極反應(yīng)：ZnCu稀硫酸A電極材料原電池正負(fù)極電極反應(yīng)式發(fā)生的反應(yīng)Zn片Cu片總的離子反應(yīng)方程式負(fù)極正極Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑氧化反應(yīng)還原反應(yīng)Zn+2H+=Zn2++H2↑（兩個電極反應(yīng)之和）二、化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能2.原電池（4）原理：e-↑e-→e-↓⊕_外電路：內(nèi)電路：陽離子→正極陰離子→負(fù)極負(fù)極→正極e-這樣整個電路構(gòu)成了閉合回路，帶電粒子的定向移動產(chǎn)生電流一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能2.原電池回憶思考：通過以上實驗想想原電池是由哪幾部分組成的，構(gòu)成原電池的條件又有哪些組成：兩電極、導(dǎo)線、電解質(zhì)溶液以及容器構(gòu)成條件猜想：電極有關(guān)-----相同的電極材料導(dǎo)線有關(guān)-----切斷導(dǎo)線電解質(zhì)溶液有關(guān)-----非電解質(zhì)實驗探究:形成原電池的條件結(jié)論：有兩種活動性不同的金屬作電極不可實驗探究:形成原電池的條件結(jié)論：有兩種活潑性不同的金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體）作電極其中較活潑的金屬作負(fù)極較不活潑的金屬、石墨等作正極可以實驗探究:形成原電池的條件結(jié)論：兩極相連形成閉合電路不可實驗探究:形成原電池的條件結(jié)論：電極材料均浸入的是電解質(zhì)溶液不可實驗探究:形成原電池的條件結(jié)論：一個自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)

u不可原電池的構(gòu)成條件1、物質(zhì)間要能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。2、兩個活潑性不同的金屬（或非金屬）作電極。（產(chǎn)生電勢差）3、電解質(zhì)溶液。（作反應(yīng)介質(zhì)，提供離子移動）4、連接兩電極導(dǎo)線，構(gòu)成閉合回路。（引出電流）探究原電池的組成條件HClZn條件一：發(fā)生氧化還原反應(yīng)。C條件二：兩個活潑性不同的金屬。條件三：有一個電解質(zhì)溶液。條件四：有閉合的回路。判斷原電池正、負(fù)極的方法1、由組成原電池的兩極材料判斷：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2、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(fù)極；電子流動方向是由負(fù)極流向正極。3、根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：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)?！練w納小結(jié)】4、電極反應(yīng)現(xiàn)象．

不斷溶解，質(zhì)量減少為負(fù)極；有氣體產(chǎn)生,或質(zhì)量增加或不變?yōu)檎龢O（6）原電池原理的應(yīng)用①制作化學(xué)電源②加快反應(yīng)速率：

例如，實驗室制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。③判斷金屬活動性的強弱④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

AAAAAAZnCuFeC(石墨)ZnCuZnZnFeCuSiC(石墨)稀H2SO4CuSO4溶液稀H2SO4稀H2SO4

ABCDZnCuA稀H2SO4酒精稀H2SO4

EFG√√√習(xí)題一：原電池的判斷病例分析病例分析病例分析金牙不銹鋼牙呵呵，原來是假牙作怪！你能為她開一個“藥方”嗎？由以上的病例，你能的得到怎樣的啟示呢？掌握化學(xué)知識很重要如何判斷原電池，以及原電池的正負(fù)極原電池原理的應(yīng)用發(fā)展中的化學(xué)電源病例分析根據(jù)現(xiàn)象判斷（溶解-負(fù)極；增重或有氣泡-正極）根據(jù)電極材料（活潑金屬-負(fù)極；不活潑或非金屬-正極）根據(jù)電子流向或電流方向（外電路）（電子流出，電流流入-負(fù)極；電子流入，電流流出-負(fù)極-正極）根據(jù)電極發(fā)生的反應(yīng)（氧化反應(yīng)-負(fù)極；還原反應(yīng)-正極）根據(jù)溶液中陰陽離子的移動方向（內(nèi)電路）（陰離子移向-負(fù)極；陽離子移向-正極）如何判斷原電池，以及原電池的正負(fù)極？1、干電池一次電池：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）鋅筒石墨棒負(fù)極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+

鋅-錳干電池正極（石墨）：2NH4++2MnO2+2e—=2NH3↑+Mn2O3+H2OZn+2NH4++2MnO2=Zn2++2NH3↑+Mn2O3+H2O發(fā)展中的電池鋅-錳干電池在使用過程中，鋅會逐漸溶解，鋅外殼變薄，最后內(nèi)部的糊狀電解質(zhì)泄露出來，是電器腐蝕。為了防止泄露，在外殼套上金屬筒或塑料筒，制成防漏電池。為了延長電池的壽命和提高性能，將內(nèi)部的NH4Cl換成濕的KOH，并在構(gòu)造上進行改進，制成堿性鋅錳電池。發(fā)展中的電池2、充電電池鉛蓄電池結(jié)構(gòu)充電電池又稱二次電池，它在放電時所進行的氧化還原反應(yīng)，在充電時又逆向進行，使生成物恢復(fù)原狀，如此充放電可循環(huán)進行，至一定周期后終止。汽車用蓄電池（1）鉛蓄電池鉛蓄電池負(fù)極Pb：正極PbO2：總反應(yīng)：放電：化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能充電：電能轉(zhuǎn)化化學(xué)能Pb+SO42--2e-=PbSO4PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O發(fā)展中的電池（2）鎳－鎘堿性蓄電池P38（3）新一代可充電的綠色電池——鋰離子電池特點：高能電池，電壓高，質(zhì)量輕，貯存時間長等。用途：電腦、手表、心臟起搏器等。鋰電池（有機溶劑電解液）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，高能、質(zhì)輕、電壓高、工作效率高、儲存壽命長。發(fā)展中的電池燃料電池H2O2負(fù)極H2：

H2-2e-=2H+

正極O2：O2+2H2O

+4e-=4OH-總反應(yīng)：

O2+2H2

=2H2OH+OH-H2O燃料電池是一種新型的化學(xué)電池(例如：H2和O2的燃料電池，CH4和O2的燃料電池)兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體在電極表面放電，與其它電池區(qū)別：反應(yīng)物不是儲存在電池內(nèi)發(fā)展中的電池3、燃料電池氫氧燃料電池結(jié)構(gòu)氫氧燃料電池：負(fù)極：2H2＋4OH—－4e—＝4H2O（氧化反應(yīng)）正極：O2＋H2O＋4e—＝4OH—（還原反應(yīng)）總反應(yīng)：2H2＋O2＝2H2O新型燃料電池：該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。電極反應(yīng)：負(fù)極：CH4+10OH--8e-＝CO32-+7H2O正極：2O2+4H2O+8e-＝8OH-