第二章第二節(jié)化學(xué)能與電能

第二章第二節(jié)化學(xué)能與電能第1頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月一、能源1、定義：能源就是能提供能量的資源，包括化石燃料（煤、石油、天然氣）、氫能、地?zé)崮堋⑻柲?、風(fēng)能、流水、潮汐以及柴草等1)、不可再生能源：經(jīng)過億萬年形成的短期內(nèi)無法恢復(fù)的能源煤、石油、天然氣2)、可再生能源：可持續(xù)再生，永遠(yuǎn)利用的能源太陽能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽芎蜕镔|(zhì)能等2、根據(jù)性質(zhì)分類第2頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月一次能源：從自然界中直接取得的能源．如:煤,石油,天然氣、流水、風(fēng)能、太陽能等二次能源：經(jīng)一次能源加工轉(zhuǎn)移得到的能源如電能、蒸汽、氫能、沼氣、水煤氣。3、根據(jù)轉(zhuǎn)換過程分類下列屬于一次能源的是：屬于二次能源的是：屬于新能源的是：A、風(fēng)能B、電能C、氫能D、陽光E、天然氣ADEBCACD新能源的特點資源豐富，可以再生，沒有污染或很少污染例：太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽?、生物質(zhì)能等第3頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)能燃燒蒸汽發(fā)電機1、火力發(fā)電工作原理熱能機械能電能二、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化石燃料第4頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月

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(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子，哪種物質(zhì)得電子演示探究實驗現(xiàn)象用導(dǎo)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5頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2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驗現(xiàn)象Cu起傳導(dǎo)電子的作用。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？Cu起什么作用？2.你怎樣才能知道導(dǎo)線中有電子通過？3.你認(rèn)為這個過程能量是如何轉(zhuǎn)化的？可用電流表測電流及方向?；瘜W(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能第6頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)象：1.鋅片表面有氣泡，較慢，鋅片不斷溶解，銅片表面無現(xiàn)象。2.當(dāng)銅絲與鋅片連接后:銅片表面有氣泡放出，放出氣泡的速率明顯加快，鋅片溶解。稀H2SO4ZnCu【探究實驗1】第8頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月2、原電池1）概念:化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置電極材料電極反應(yīng)式反應(yīng)類型電極Zn片Cu片總的離子反應(yīng)方程式Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑Zn+2H+=Zn2++H2↑負(fù)極正極還原反應(yīng)氧化反應(yīng)ZnCu稀H2SO4↑2）原電池工作原理Cu起傳導(dǎo)電子的作用。第9頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月3）電子流向與電流方向：電子流向：負(fù)極失電子，負(fù)極→導(dǎo)線→正極，在正極表面的氧化劑得電子電流方向：與帶負(fù)電粒子移動方向相反，與帶正電粒子移動方向相同外電路：正極→導(dǎo)線→負(fù)極內(nèi)電路：負(fù)極→電解質(zhì)溶液→正極（原電池內(nèi)部電解質(zhì)溶液只有離子的移動）陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極ZnCu稀H2SO4↑Cu起傳導(dǎo)電子的作用。第10頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)能與電能第二課時第11頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月請你當(dāng)醫(yī)生第12頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月你知道什么原因嗎？第13頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月形成條件一：要有活潑性不同的兩個電極（或一種是能導(dǎo)電的非金屬單質(zhì)）形成條件二：電極需放入電解質(zhì)溶液中第14頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月形成條件三：必須形成閉合回路ZnCu稀H2SO4↑CCu稀H2SO4↑本質(zhì)條件：能自發(fā)進行氧化還原反應(yīng)第15頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬單質(zhì)）作電極（2）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。（3）兩極相連形成閉合電路。（4）內(nèi)部條件：能自發(fā)進行氧化還原反應(yīng)

4）構(gòu)成原電池的條件第16頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月分析下列裝置說說能否形成原電池？能夠成的指出正負(fù)極，電子移動方向，并說出反應(yīng)類型AZnCH2SO4AZnCu酒精ZnH2SO4ACuH2SO4**************************************************************************************************************************************************************************AZnZnH2SO4ZnCuH2SO4①②

③④⑥

ACCuHCl⑤⑦×××××√√第17頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月1、下列三個裝置中，導(dǎo)線中的電子由左邊一極流向右邊一極的是（）稀H2SO4ZnZn(A)稀H2SO4CuZn(B)稀H2SO4ZnC(C)C習(xí)題一第18頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月AlMgNaOH溶液AlMg稀硫酸請分別判斷下列裝置是否能構(gòu)成原電池，并說出理由。是原電池的指出正負(fù)極?！舅伎寂c交流】－＋－＋注：物質(zhì)的氧化還原性與物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，還與溫度、介質(zhì)有關(guān)。因此原電池電極的確定不僅與電極材料有關(guān)，還與電解質(zhì)溶液有關(guān)2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－+3H2↑第19頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月濃硝酸FeCu稀硫酸FeCu請分別判斷下列裝置是否能構(gòu)成原電池，并說出理由。是原電池的指出正負(fù)極?！舅伎寂c交流】－＋－＋第20頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月5）原電池的正負(fù)極的判斷方法微觀判斷：根據(jù)電子、離子移動或電流方向宏觀判斷：①根據(jù)電極材料②根據(jù)原電池電極發(fā)生的反應(yīng)③根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象：減輕一極為負(fù)極電極增重或有氣泡冒出一極為正極通?；顫娦詮姷慕饘贋樨?fù)極除Fe或Al與Cu及濃硝酸；Mg、Al與NaOH溶液外負(fù)極失e-發(fā)生氧化反應(yīng)，正極得e-發(fā)生還原反應(yīng)第21頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月例：如圖裝置，電流表G發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時A極逐漸變粗，B極逐漸變細(xì)，C為電解質(zhì)溶液，則A、B、C應(yīng)是下列各組中的哪一組（）A、A是鋅，B是銅，C為稀H2SO4

B、A是銅，B是鋅，C為稀硫酸C、A是鐵，B是銀，C為AgNO3溶液D、A是Ag，B是鐵，C為AgNO3溶液GCABD習(xí)題一第22頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月6）電極反應(yīng)方程式的書寫負(fù)極（鋅片）：Zn－2e-=Zn2+正極（銅片）：Cu2++2e-=Cu總反應(yīng):

Zn+Cu2+=Zn2++Cu負(fù)極：較活潑金屬（M）失電子氧化反應(yīng)：M-ne-=Mn+正極：氧化劑得電子

還原反應(yīng)：Am++me-=A正極+負(fù)極=總反應(yīng)一般書寫步驟：①根據(jù)材料找準(zhǔn)正負(fù)極②分析總反應(yīng)離子方程式，找出氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)第23頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)能與電能第三課時第24頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月1）Cu—Zn與CuCl2溶液2）Cu—石墨與FeCl3溶液3）Fe—Cu與濃硝酸4）Mg—Al與NaOH溶液隨堂練習(xí)寫出下列原電池的電極反應(yīng)、總反應(yīng)一般書寫步驟：①根據(jù)材料找準(zhǔn)正負(fù)極②分析總反應(yīng)方程式，找出氧化反應(yīng)(負(fù)極)、還原反應(yīng)（正極）比較復(fù)雜的靈活運用：正極+負(fù)極=總反應(yīng)第25頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)3:Cu、Fe作兩極，濃硝酸作電解質(zhì)溶液的原電池中：①.Cu作____極,②.Fe作____極電極反應(yīng)式是：負(fù)極____________正極_________________________總反應(yīng)式是：___________________________負(fù)正Cu-2e-=Cu2+

2NO3-+4H++2e-=2NO2↑+2H2OCu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O第26頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月負(fù)極：2Al+8OH--6e-=2AlO2-+4H2OMgAlANaOH溶液總反應(yīng)：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑正極：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-第27頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月1、根據(jù)材料找準(zhǔn)電極并判斷反應(yīng)類型2、根據(jù)兩極反應(yīng)及介質(zhì)判斷生成物：考慮后續(xù)反應(yīng)，判斷生成物3、計算電子轉(zhuǎn)移數(shù)4、三守恒定律配平電極反應(yīng)式5、靈活運用總反應(yīng)及各電極反應(yīng)的關(guān)系5）電極反應(yīng)方程式的書寫第28頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月1、普通鋅錳干電池(一)干電池(一次電池)二、發(fā)展中的化學(xué)電源負(fù)極：_______正極：______電解質(zhì)：_______ZnNH4Cl普通鋅錳干電池缺點：放電量小，放電過程中易氣漲或漏液堿性鋅-錳干電池：電解質(zhì)：KOH碳棒第29頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月(二）充電電池（二次電池，能夠重復(fù)使用）1、鉛蓄電池：正極：PbO2負(fù)極：Pb電解質(zhì)溶液：硫酸溶液電極反應(yīng)：（PbSO4不溶于水）負(fù)極：正極：Pb+SO42--2e-＝PbSO4PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4

2PbSO4+2H2O放電充電缺點：優(yōu)點：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉第30頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月例1、鎳鎘充電電池：它是一種體積少，具有殘留性記憶的充電電池，可重復(fù)使用500次以上。它以Cd為負(fù)極，NiO(OH)為正極，KOH為電解液?？偡磻?yīng)方程式及負(fù)極的電極方程式分別為：負(fù)極：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2

正極：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2放電充電

寫出正極的電極方程式第31頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月判斷下列電極方程式是否正確：負(fù)極：

正極：總方程式為：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S例2、鋰離子電池—鋰亞硫酰氯電池(Li-SOCl2)

是新一代可充電的綠色電池，質(zhì)量最輕，無污染。8Li-8e-=8Li+第32頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月燃料電池：它是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置。能量轉(zhuǎn)換率高。（三）、燃料電池PtPt燃料電池：負(fù)極：燃料（還原劑）正極：氧氣（氧化劑）電解質(zhì)：酸、堿溶液等第33頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖，氫氧燃料電池，兩個電極均由多孔碳制成則a極為____極,b極為___極,寫出電極反應(yīng)式:負(fù)極_____________________，正極_____________________?？偡磻?yīng)式:_____________KOH溶液H2OO2正2H2－4e－+4OH-=4H2OO2+4e－+2H2O=4OH-2H2+O2＝2H2OH2負(fù)負(fù)極：2H2-4e-=4H+

正極：O2+4H+

+4e-=4H2O若電解質(zhì)改為稀硫酸，則電極反應(yīng)式第34頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月介質(zhì)總電池反應(yīng)式：酸性負(fù)極正極中性負(fù)極

正極堿性負(fù)極正極2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=4H2O2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-【知識拓展】2H2+O2=2H2O

第35頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月固體燃料電池介質(zhì)電池反應(yīng)

2H2+Ｏ２=2H2O

負(fù)極正極負(fù)極

正極2H2-4e-+2O2－=2H2O

O2+4e-=2O2－

2H2-4e-=4H+

O2+4H++4e-=2H2O第36頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月1、實驗室制取H2為什么要用粗鋅(含有銅、錫等)而不用純鋅呢？2、如何解釋生鐵比純鐵更易生銹？知識遷移三、原電池原理的應(yīng)用：①加快氧化還原化學(xué)反應(yīng)速率在原電池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進行，相互干擾小，使反應(yīng)速率加快第37頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月三、原電池原理的應(yīng)用：②根據(jù)原電池反應(yīng)現(xiàn)象比較金屬活動性強弱例2.把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸或硫酸銅溶液中，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極上有紅色的固體析出，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38頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月利用反應(yīng)Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2，設(shè)計成原電池，畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應(yīng)。負(fù)極(Zn):(氧化反應(yīng)）Zn-2e-=Zn2+正極(Pt或C):(還原反應(yīng)）2Fe3++2e-=2Fe2+③原電池的設(shè)計三、原電池原理的應(yīng)用：思路：確定正負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液，正極通常用惰性電極Pt、石墨第39頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月利用反應(yīng)Fe+2FeCl3=3FeCl2，設(shè)計成原電池，畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應(yīng)。練習(xí)：原電池的設(shè)計注意：①畫出電解質(zhì)溶液并注明，②用導(dǎo)線連接兩極并注明兩極材料FeCFeCl3溶液第40頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月例：對于鋅-銅-稀硫酸組成的原電池裝置中，當(dāng)導(dǎo)線中有1mol電子通過時，理論上的兩極變化是（）①鋅片溶解了32.5g②鋅片增加了32.5g③銅片上析出1g氫氣④銅片上析出2g氫氣A、①和③B、①和④C、②和③D、②和④A④原電池的有關(guān)計算三、原電池原理的應(yīng)用：第41頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月CH4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-總反應(yīng)：CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O第42頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)2:如圖，甲烷燃料電池，兩個電極均由多孔碳制成則a極為___極,b極為___極,寫出電極反應(yīng)式:負(fù)極___，正極_________。KOHH2OO2負(fù)極:正極:總反應(yīng)式:CH4－8e－+2H2O=CO2↑+8H+2O2+8e－+8H+=4H2OCH4+2O2＝CO2+2H2OH2SO4第43頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月固體燃料電池介質(zhì)電池反應(yīng)

2H2+Ｏ２=2H2O

負(fù)極正極負(fù)極

正極2H2-4e-+2O2－=2H2O

O2+4e-=2O2－

2H2-4e-=4H+

O2+4H++4e-=2H2O第44頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月例：銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，其電極分別為Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，總反應(yīng)式為Ag2O＋Zn＋H2O==2Ag＋Zn(OH)2，下列說法中不正確的是(

)A.原電池放電時，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是ZnB.負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是：

Zn＋2OH－－2e－==Zn(OH)2C.工作時，負(fù)極區(qū)溶液c(OH－)減小D.溶液中OH－向正極移動，K＋、H＋向負(fù)極移動注：判斷正、負(fù)極區(qū)域溶液的酸堿性變化和某些離子濃度的變化，要分析電極反應(yīng)式；如果要判斷電解質(zhì)溶液的酸堿性變化、某些離子濃度的變化等，要分析電池的總反應(yīng)。D第45頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月例：普通鋅錳干電池，其電極分別為碳棒(上面有帽)和鋅(皮)，以糊狀NH4Cl和ZnCl2作為電解質(zhì)溶液(其中加入MnO2吸收H2)，電極反應(yīng)可簡化為Zn－2e－==Zn2＋，2NH4+＋2e－==2NH3↑＋H2↑(NH3與Zn2＋結(jié)合)，根據(jù)上面敘述判斷下列說法正確的是(

)A．Zn為正極，碳為負(fù)極B．負(fù)極反應(yīng)為2NH4+＋2e－==2NH3↑＋H2↑C．工作時電子由碳極經(jīng)外電路流向鋅極D．長時間連續(xù)使用時，內(nèi)裝的糊狀物可能流出腐蝕電器答案D第46頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月1、下圖是氫氧燃料電池構(gòu)造示意圖。關(guān)于該電池說法不正確（）A、a極是負(fù)極B、電子由b通過燈泡流向aC、氫氧燃料電池是環(huán)保電池D、正極的電極反應(yīng)是：O2+4H++4e-=2H2O

B隨堂訓(xùn)練第47頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月2、某氫氧燃料電池的電解液是熱的KOH溶液，在正極上氧氣被還原，在負(fù)極上氫氣被氧化，下列有關(guān)該電池的敘述止確的是（）A、負(fù)極反應(yīng)式為：H2+2OH--2e-=2H2OB、正極反應(yīng)式為：O2+4H++4e-=2H2OC、工作一段時間后，KOH溶液的濃度不變D、電池工作時，電子由正極通過外電路流向負(fù)極A

第48頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月3、可用于電動汽車的鋁-空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負(fù)極，空氣電極為正極。下列說法正確的是（）A、以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時，正極反應(yīng)都為：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－B、以NaOH溶液為電解液時，負(fù)極反應(yīng)為：Al＋3OH－－3e-＝Al(OH)3↓C、以NaOH溶液為電解液時，電池在工作過程中電解液的pH保持不變D、電池工作時，電子通過外電路從正極流向負(fù)極A第49頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月1、利用