《高中化学：第二章全部课件(共6套) 人教版必修2第二节 化学能与电能2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学：第二章全部课件(共6套) 人教版必修2第二节 化学能与电能2（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量学习目标学习目标： 1.了解化学能与电能之间的相互转化关系了解化学能与电能之间的相互转化关系.2.初步认识原电池的概念、原理、组成条件、初步认识原电池的概念、原理、组成条件、电极名称、电极反应和总反应及原电池的应电极名称、电极反应和总反应及原电池的应用以及了解化学电源与应用等。用以及了解化学电源与应用等。3.通过反应物之间电子转移的探究，理解原通过反应物之间电子转移的探究，理解原电池的形成是氧化还原的本质的拓展和应用。电池的形成是氧化还原的本质的拓展和应用。重点重点:原电池的概念、原理、组成及应用原电池的概念、原理、组成及应用难点难点:原电池的原理、组
2、成条件、电极反应原电池的原理、组成条件、电极反应和总反应。和总反应。现代社会中使用最为普遍的能源？现代社会中使用最为普遍的能源？电能能又称又称电力（二次能源）力（二次能源）电力是怎力是怎样产生的？生的？一、化学能与电能的相互转化一、化学能与电能的相互转化: 化学能化学能（燃料）（燃料）热热能能机械能机械能电电能能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机（蒸汽轮机）（蒸汽轮机）（2）存在的问题存在的问题： 经多次转换，能量损耗大，燃料的利经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低；用率低；环境污染环境污染严重。严重。（1）能量转换能量转换：( (一一) )、火力发电、火力发电: :（3）燃烧的本质燃烧的本质:是
3、是氧化还原反应氧化还原反应，而氧，而氧化还原反应的本质是化还原反应的本质是电子转移电子转移。化学能电能化学能电能 ？（看书（看书P35页第二、三段，回答问题）页第二、三段，回答问题）1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转换为电能。能要经过一系列能量转换才能转换为电能。2、把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反、把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。应在两个不同区域进行。3、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。氧化剂区域流向
4、还原剂区域。4、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，化学物质的选择。化学物质的选择。5、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。【实验一实验一】( (放实物与原理动画放实物与原理动画) ) 分别把锌片和铜片插入到稀分别把锌片和铜片插入到稀H H2 2SOSO4 4中中, ,观察现象。观察现象。(二二)原电池：原电池： 锌片上有气泡锌片上有气泡,铜片上没有气泡铜片上没有气泡Zn+ 2H+ Zn2+ + H2【实验二实验二】(放实物与原理动画放实物与原理动画) )再用导线把锌片和铜片连接起来，观察铜片上有再用导线把锌片和铜
5、片连接起来，观察铜片上有 无气泡产生？无气泡产生？在导线中间接入一个电流表，观察电流表的指针在导线中间接入一个电流表，观察电流表的指针 是否偏转是否偏转? A 实验现象实验现象 ：铜片上有气泡产生，锌片不断溶铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，电流表的指针发生偏转。解，电流表的指针发生偏转。电极电极材料材料现象现象电子电子得失得失电极反应电极反应原电池原电池的电极的电极Zn片片Cu片片总的离子反应方程式总的离子反应方程式(电池反应电池反应)失失得得 Zn2e- Zn2+ (不是不是“”表表示示) 2H+ 2e- H2 (不是不是“”表示表示)负极负极正极正极Zn+ 2H+ Zn2+ + H2有气有
6、气体产体产生生Zn片片溶解溶解1、定义、定义: 将化学能转变成将化学能转变成 电能的电能的装置装置叫做叫做原电原电池。池。较活泼较活泼金属金属较不活较不活泼金属泼金属负负 极极正正 极极发生氧化反应发生氧化反应发生还原反应发生还原反应e-I I电子流出，电流流入电子流出，电流流入电子流入，电流流出电子流入，电流流出2、电极名称：、电极名称： 实验结论实验结论 ：导线中有电子通过形成了电流导线中有电子通过形成了电流, ,化学化学 能转变成了电能能转变成了电能. .“负极出电子，电子回正极负极出电子，电子回正极”3、电极反应式、电极反应式:负极：负极：Zn 2e- = Zn2+ (氧化反应氧化反应
7、)正极：正极： 2H+ +2e- = H2 (还原反应还原反应)4、总反应式、总反应式(电池反应电池反应-两个电极反应之和两个电极反应之和): Zn + 2H+ = Zn2+ + H2Zn + H2SO4(稀稀) = ZnSO4 + H2原电池反应的原电池反应的本质本质是是: 5、原电池原理：、原电池原理：负极负极发生氧化反应，发生氧化反应，正极正极发生还原反应，电子从发生还原反应，电子从负极负极经外电路流向经外电路流向正正极极，从而产生电流，使化学能转变成电能。，从而产生电流，使化学能转变成电能。（电流方向呢？）（电流方向呢？） 氧化还原反应氧化还原反应CH2SO4（不可以）（不可以）（不可
8、以）（不可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）例26、原电池组成条件、原电池组成条件:- 两种活泼性不同的金属两种活泼性不同的金属（或其中一（或其中一种为能导电的非金属，如种为能导电的非金属，如“碳棒碳棒”）作电作电极极 其中其中较活泼较活泼金属为金属为负极负极。较不活泼金较不活泼金属属（或非金属）（或非金属）为正极为正极（正极正极一般不参与一般不参与电极反应，只起导电作用电极反应，只起导电作用）。）。 电解质溶液（做原电池的内电路，电解质溶液（做原电池的内电路，并参与反应）并参与反应） 形成闭合回路形成闭合回路 能能自发自发地发生地发生氧化还原反应氧化还原反应两极一液一连线两极一液一连线
9、练习练习下列装置中属于原电池的是：下列装置中属于原电池的是：ZnZnZnZnZnC（石墨石墨）CFePbFeCuCuFeC稀稀H2SO4稀稀H2SO4HCl溶液溶液稀稀H2SO4稀稀H2SO4稀稀H2SO4CH3COOH溶液溶液CuCl2溶液溶液 CuCl2溶液溶液酒精酒精负极负极（Fe）：）： Fe - 2e- = Fe2+ 正极正极 (C)： 2H+ + 2e- = H2 总反应式：总反应式：Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2电极反应式：电极反应式：负极负极(Zn)： Zn-2e- = Zn2+ 正极正极(Pb)： 2H+2e- = H2总反应式：总反应式： Zn+2CH3CO
10、OH =(CH3COO)2Zn+H2负极负极(Fe)： Fe-2e- = Fe2+ 正极正极(Cu)： Cu2+2e- = Cu 总反应：总反应： Fe+CuCl2 = FeCl2+Cu7 7、原电池原理的应用：、原电池原理的应用：制作化学电源制作化学电源加快反应速率：加快反应速率： 例如，实验室制例如，实验室制H H2 2时，由于锌太纯，反应一时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量般较慢，可加入少量CuSOCuSO4 4以加快反应速率。以加快反应速率。判断金属活动性的强弱判断金属活动性的强弱揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。 钢铁中含有碳，可与钢铁中含
11、有碳，可与FeFe组成原电池，发生原电组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀池反应而使钢铁遭到腐蚀 防止钢铁腐蚀防止钢铁腐蚀：在钢铁的表面焊接比在钢铁的表面焊接比FeFe更更活泼的金属活泼的金属( (如如Zn),Zn),组成原电池后组成原电池后, ,使使FeFe成为成为原电池的正极而得到保护。原电池的正极而得到保护。钢铁的钢铁的析氢析氢腐蚀腐蚀：负极：负极：Fe 2e- = Fe2+ 正极：正极：2H+ + 2e- = H2钢铁的钢铁的吸氧吸氧腐蚀：腐蚀： 负极：负极：2Fe 4e- = 2Fe2+ 正极：正极：2H2O + O2 + 4e- = 4OH-锌片插入稀硫酸中，被锌片插入稀硫酸
12、中，被腐蚀。腐蚀。( (化学腐蚀化学腐蚀) )锌片在锌、铜锌片在锌、铜(稀硫酸稀硫酸)原电池中作为负极，也原电池中作为负极，也被腐蚀。被腐蚀。(电化学腐蚀电化学腐蚀) 哪个更快？哪个更快？原电池的原电池的负极负极被腐蚀得更快。被腐蚀得更快。分析锌、铁分析锌、铁( (稀硫酸稀硫酸) )原原电池中的电极反应。电池中的电极反应。你感受到作为正极，铁你感受到作为正极，铁被保护了吗？被保护了吗？原电池的金属原电池的金属正极被保护。正极被保护。【分析与比较【分析与比较】8 8、判断原电池、判断原电池正正、负负极的方法极的方法: :A.由组成原电池的由组成原电池的两极材料两极材料判断：判断： 一般一般是是较
13、活泼较活泼的金属的金属( (电极电极) )为为负极；负极；较不较不活泼的金属活泼的金属( (电极电极)()(或能导电的非金属或能导电的非金属) )为为正极正极B.根据根据电流电流方向或方向或电子流动电子流动方向判断：方向判断：电流是由正极流向负极；电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。电子流动方向是由负极流向正极。C.根据原电池根据原电池两极发生两极发生的变化来判断：的变化来判断： 原电池的原电池的负极负极总是失电子、发生总是失电子、发生氧化氧化反应，反应， 正极正极总是得电子、发生总是得电子、发生还原还原反应。反应。病病 例例 分分 析析【例【例3 3】病病 例例 分分 析析病
14、病 例例 分分 析析你能为她开一个药方吗？你能为她开一个药方吗？【训练训练】判断下列装置能否构成原电池，判断下列装置能否构成原电池，如能则写出相应的电极反应及总反应。如能则写出相应的电极反应及总反应。1 1、ZnZn与稀硫酸进行实验与稀硫酸进行实验. .3、Zn石墨石墨与稀硫酸进行实验与稀硫酸进行实验. .4 4、FeZn与稀硫酸进行实验与稀硫酸进行实验. .5 5、CuZn与与乙醇乙醇进行实验进行实验. .6 6、CuZn与一个西红柿与一个西红柿( (或一个苹果或一个苹果) )进行实验进行实验. .7 7、CuZn与与两个西红柿两个西红柿进行实验进行实验. .8 8、CuZn与橙汁进行实验与
15、橙汁进行实验. .以上组合可以组成原电池是：以上组合可以组成原电池是： 3 ,4,6,8【例【例4】下列组合能否组成原电池？】下列组合能否组成原电池？【例【例5】把把a a、b b、c c、d d四块金属片浸入稀硫酸中，四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池用导线两两相连组成原电池. .若若a a、b b相连时相连时,a,a为负为负极极;c;c、d d相连时相连时, ,电流由电流由d d到到c;ac;a、c c相连时相连时,c,c极上产极上产生大量气泡生大量气泡,b,b、d d相连时相连时,b,b上有大量气泡产生上有大量气泡产生, ,则四则四种金属的活动性顺序由强到弱的为种金属的活动
16、性顺序由强到弱的为 ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B【例【例6】请根据反应请根据反应: :2Fe3+ + Fe = 3Fe 2+设计原电设计原电池，你有哪些可行方案池，你有哪些可行方案? ?负极负极正极正极电解质溶液电解质溶液FeCu C AgFeCl3 Fe(NO3)3 Fe2(SO4)3作业作业：P41科学探究科学探究 1 、画出装置图、画出装置图 2 、指出正负极、指出正负极 3 、写出电极反应式、写出电极反应式P45/1、2、4二、发展中的化学电源：二、发展中的化学电源：干电池碱性电池蓄电池锂离子电池燃料电池干电池碱性电池1、干电池
17、结构及电极反应原理：干电池结构及电极反应原理：【干电池结构及电极反应原理【干电池结构及电极反应原理】负极负极: Zn - 2e- = Zn2+正极正极: 2NH4+ + 2e- =2NH3+H2Zn + 2NH4+ = Zn2+2NH3+H2b.b.电池总反应式：电池总反应式：c.c.特点：特点：a a：一次性电池，不可逆一次性电池，不可逆b b：用用KOH代替代替NH4Cl能提高性能提高性能，延长寿命能，延长寿命a.a.电电极反极反应应蓄电池蓄电池2、充电电池充电电池( (又称二次电池又称二次电池) )：充电电池充电电池( (又称二次电池又称二次电池)如：如： Pb + PbO2 + 2H2
18、SO4 2PbSO4 + 2H2O (-) (+)负极负极: Pb +SO42- - 2e- = PbSO4 Pb + PbO2 + 4H+ +2SO42- 2PbSO4 + 2H2O正极正极: PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O铅蓄电池铅蓄电池特点：特点：电池总反应式：电池总反应式：二次电池二次电池, ,可多次充电使用可多次充电使用放电放电充电充电充电充电放电放电氢氢氧氧燃燃料料电电池池3 3、燃料电池：燃料电池：【燃料电池燃料电池】 新型电池中，电极的导电材料一般多新型电池中，电极的导电材料一般多孔的金属板，负极是通入还原剂的一方，孔的金属板，负极是
19、通入还原剂的一方，正极是通入氧化剂的一方。正极是通入氧化剂的一方。 氢氧燃料电池氢氧燃料电池, ,电解质溶液为电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液的氢氧化钾溶液. . 正正极：极： O2+ 4e- + 2H2O = 4OH- 负负极：极： 2H2 4e- + 4OH-= 4H2O总反应式：总反应式： 2H2 + O2 = 2H2O特点特点：高效高效, ,环境污染少环境污染少, ,外加设备供给氧化剂外加设备供给氧化剂【例【例1】写出甲烷燃料电池写出甲烷燃料电池( (电解质溶液为氢电解质溶液为氢氧化钾溶液氧化钾溶液) )的电极反应式及总方程式：的电极反应式及总方程式： 正极：正极：2O2 + 8e-
20、+ 4H2O = 8OH- 负极：负极：CH4 + 10OH-8e- =CO32- + 7H2O 电池反应电池反应: CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O 反应后溶液的反应后溶液的pH如何变化？如何变化？4 4、镍铬电池：、镍铬电池： 特点：特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。 NiO2(s)+Cd(s)+2H2O(l)=Ni(OH)2(s)+Cd(OH)2(s) Ag2O(s)+Cd(s)+H2O(l) =2Ag(s)+Cd(OH)2(s)KOH溶液溶液H2O2H2Oa b【例【例2 2】19691969年美国年美国“阿波罗阿波罗1111号号”登月成
21、登月成功。飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型功。飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。在电极表面放电。1 1、a a是是 极，极， b b是是 极极2 2、电极反应式分别为：、电极反应式分别为：负负正正 正极：正极： O2+ 4e- + 2H2O = 4OH-负极：负极： 2H2 4e- + 4OH-= 4H2O 总反应式：总反应式： 2H2 + O2 = 2H2O【小结】 主要3种化学电源的组成、结构、电极反应、电池反应特点等。【作业】 1、复习所讲知识、预习下节新课内容。 2、p45/3、5、7。3、其它教辅资料。
