高中化學必修第二章第二節(jié)化學能與電能

高中化學必修第二章第二節(jié)化學能與電能第一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二水電站直接從自然界取得的能源稱為一次能源第二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二

電能是現(xiàn)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。第三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二火電站一次能源經(jīng)加工、轉換得到的能源稱為二次能源第四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二

化學能熱能機械能電能燃燒蒸汽發(fā)電機一、化學能與電能的相互轉化第五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二2、火力發(fā)電的化學深層本質分析燃燒氧化還原反應氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉移火力發(fā)電將化學能經(jīng)一系列能量轉化為電能舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化過程關鍵本質本質引起第六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二發(fā)電站將化學能轉化為電能火力發(fā)電有哪些缺點?討論第七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二存在缺點排出大量溫室氣體可能導致酸雨能量轉化效率低煤炭是非可再生資源第八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二

化學能電能

？第九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二化學能電能？（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(jīng)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。第十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二現(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)生電流表指針偏轉結論：有電流產(chǎn)生

[實驗2-4]實驗探究請將實驗現(xiàn)象記錄在課本P38表中：第十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二

外電路：電子由負極流向正極，電流由正極流向負極內電路：陰離子移向負極，陽離子移向正極，電流由負極流向正極e－電荷流向電流流向：負極正極學與問P41第十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二一、原電池1、定義:把化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置.原電池原理AZnCuSO42－H+H+第十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二[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(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驗中的正負極說明你判斷的方法?第十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二

離子方程式思考問題尋找答案你對問題２的想法稀H2SO4ZnCu鋅表面有氣泡產(chǎn)生，銅表面無明顯現(xiàn)象1.反應中，哪種物質失電子，哪種物質得電子?演示探究實驗現(xiàn)象用導線將鋅表面的電子引出來Zn+2H+=Zn2++H2↑２.什么方法可使Zn與H+分開，不讓H+直接在Zn表面得電子？第十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二

離子方程式思考問題尋找答案組內交流列出想法

演示探究實驗現(xiàn)象Cu起傳導電子的作用。可用電流表測電流及方向。Zn+2H+=Zn2++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.你怎樣才能知道導線中有電子通過？第十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二

解釋實驗現(xiàn)象思考問題尋找答案組內交流列出想法演示探究實驗現(xiàn)象化學能直接轉化為電能1.電子從Zn到H+經(jīng)歷了哪些途徑？2.你認為這個過程能量是如何轉化的？鋅表面無氣泡，銅表面有氣泡，電流表發(fā)生偏轉。電子由Zn導線銅片H+定向移動產(chǎn)生電流，故電流表的指針發(fā)生偏轉AZnCu稀H2SO4第十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二（氧化反應）（還原反應）Zn片：Zn－2e-=Zn2+Cu片：2H++2e-=H2

↑（銅片在這里起傳導電子的作用）電極反應式：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑電極反應總式：Zn+2H+==Zn2++H2↑

2e-2.Zn－Cu－H2SO4原電池的工作原理：第十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二“負極出電子，電子回正極”3、原電池化學反應本質：氧化還原反應負極：還原性相對較強的材料正極：還原性相對較弱的材料活潑金屬→發(fā)生氧化反應→向外線路提供電子→原電池的負極；不活潑金屬（或石墨）→發(fā)生還原反應→接受外線路提供的電子→原電池的正極。

第十九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二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頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二（可以）（不可以）形成條件二：電極需插進電解質溶液中；實驗探究形成原電池的條件第二十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二實驗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）第二十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二AZnCuH2SO4ACCuH2SO4原電池右圖裝置電流表指針偏轉區(qū)別結論不偏轉電極材料不同電池總反應應該是能自發(fā)地發(fā)生的氧化還原反應第二十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二構成原電池的條件★有兩種活動性不同的金屬（或非金屬單質）作電極★電極材料均插入電解質溶液中★兩極相連形成閉合電路★能自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應第二十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二練習⒈判斷下列哪些裝置構成了原電池？若不是，請說明理由.①②③(×)(×)(√)④(√)⑤(×)第二十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二4、原電池電極名稱的確定方法①根據(jù)電極材料的性質確定。通常是活潑金屬是負極，不活潑金屬、碳棒、化合物是正極。②根據(jù)電極反應特點確定。失電子的反應→氧化反應→負極得電子的反應→還原反應→正極例：銀鋅電池是廣泛用作各種電子儀器的電源，它的反應可表示為：Ag2O+Zn+H2O＝

2Ag+2Zn(OH)2請判斷此電池中，負極上發(fā)生反應的物質是（）A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.ZnD第二十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二③根據(jù)電子或電流流動方向（外電路）：電子從負極流出沿導線流入正極電流從正極流出沿導線流入負極ee④、根據(jù)離子的定向移動（內電路）陽離子向正極移動陰離子向負極移動第二十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二⑤根據(jù)離子方程式判斷Fe+2H+=Fe2++H2（負極）（在正極）第二十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二5.如何書寫電極反應方程式負極（鋅片）：

Zn－2e-=Zn2+負極（鋅片）：

Zn－2e-=Zn2+正極（石墨）：

2H++2e-=H2↑正極（銅片）：

Cu2++2e-=Cu總反應:Zn+2H+=Zn2++H2↑總反應:

Zn+Cu2+=Zn2++Cu第二十九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二電極反應方程式的書寫方法負極：較活潑金屬（a）電極反應：a-ne-=an+(氧化反應)正極：較不活潑金屬或非金屬（b）電極反應：Cm++me-=C(還原反應)第三十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二H2SO4(aq)CuSO4(aq)ZnCu負極():.正極():.總反應式:.負極():.正極():.總反應式:.例：請在圖上標出電子的流動方向和電流方向,并判斷正負極，寫出電極反應式和總反應式.AgFeZnZn－2e-=Zn2+

CuCu2++2e-=Cu

Zn+Cu2+

=Zn2++

CuFeFe－2e-=Fe2+

Ag2H++2e-=H2↑

Fe+2H+=Fe2++H2↑

Ie-e-I第三十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二練習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式,并指出電子流動方向。第三十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二

請結合組成原電池的條件，將氧化還原反應：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+設計成一個原電池。1、電解液：

。2、電極材料：正極

，負極

。3、電極反應式：負極:.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：負極：鐵，正極：銅、石墨或比鐵不活潑的其他金屬

拓展：

Fe－2e-=Fe2+Cu2++2e-=Cu

第三十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二小結

由化學方程式書寫電極反應式：①找出發(fā)生氧化反應和還原反應的物質，確定正負極反應的物質；②利用電荷守恒分別寫出電極反應式；③驗證：兩電極反應式相加所得式子和原化學方程式相同，則書寫正確。

第三十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二思考題請根據(jù)反應2Fe3++Fe

=3Fe2+設計原電池，你有哪些可行方案?Fe-CuFeCl3Fe-CFe(NO3)3Fe-AgFe(SO4)3第三十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二化學能與電能的相互轉化電能化學能原電池電解池第三十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二鋅片插入稀硫酸中，被腐蝕。（化學腐蝕）鋅片在鋅,銅（稀硫酸）原電池中作為負極，也被腐蝕。（電化學腐蝕）哪個更快？原電池的負極被腐蝕得更快。分析鋅,鐵（稀硫酸）原電池中的電極反應。你感受到作為正極，鐵被保護了嗎？原電池的金屬正極被保護。第三十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二原電池原理的應用

①制作化學電源②加快反應速率：

例如，實驗室制H2時，由于鋅太純，反應一般較慢，可加入少量CuSO4以加快反應速率。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)生原電池反應而使鋼鐵遭到腐蝕第三十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二

防止鋼鐵腐蝕：在鋼鐵的表面焊接比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。鋼鐵的析氫腐蝕：負極：Fe–2e-=Fe2+

正極：2H++2e-=H2↑鋼鐵的吸氧腐蝕：負極：2Fe–4e-=2Fe2+

正極：2H2O+O2+4e-=4OH-第三十九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二練習3、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(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到弱的為：()A．a(chǎn)>b>c>dB．a(chǎn)>c>d>bC．c>a>b.>dD．b>d>c>aB第四十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二二、發(fā)展中的化學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頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二負極：Zn–2e-=Zn2+正極：2NH4++2e-=2NH3+H2總反應：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2其他干電池：堿性鋅-錳干電池、銀-鋅紐扣電池等優(yōu)點：攜帶方便缺點：電量小，污染大干電池（負極）（正極）鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結構NH4Cl、ZnCl2

和

H2O等1、干電池結構及電極反應原理第四十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二總反應：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O負極：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：可反復使用

缺點：污染大2、鉛蓄電池第四十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二3、銀鋅電池正極殼填充Ag2O和石墨，負極蓋填充鋅汞合金，電解質溶液KOH。反應式為：2Ag+Zn(OH)2

Zn+Ag2O+H2O

充電放電1970-1975,開發(fā)了先進的銀鋅、鎳鎘電池技術。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。第四十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期二4、鎘鎳電池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2

放電充電負極材料：Cd，正極材料：涂有NiO2

，電解質：KOH