化學(xué)②必修2.2《化學(xué)能與電能》PPT課件2

1、化學(xué)能與電能水電站水電站直接從自然界直接從自然界取得取得的能源稱為的能源稱為一次能源一次能源 電能是現(xiàn)代社會(huì)電能是現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用最廣泛、使用中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的最方便、污染最小的一種二次能源，又稱一種二次能源，又稱為電力。為電力?；痣娬净痣娬疽淮文茉唇?jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到的能源稱為一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到的能源稱為二次能源二次能源1. 火力發(fā)電原理及過程火力發(fā)電原理及過程燃燒燃燒蒸汽蒸汽發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)化學(xué)能化學(xué)能 熱能熱能 機(jī)械能機(jī)械能 電能電能一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 化學(xué)能化學(xué)能 熱能熱能 機(jī)械能機(jī)械能 電電能能燃燒燃燒蒸汽蒸汽發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)火力發(fā)電的原理分析?；鹆Πl(fā)電的原理分析。思考思

2、考回顧回顧火力發(fā)電是將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化火力發(fā)電是將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能，既化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能。而為電能，既化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能。而電流的產(chǎn)生又是因?yàn)閹c(diǎn)粒子的移動(dòng)。電流的產(chǎn)生又是因?yàn)閹c(diǎn)粒子的移動(dòng)。a、我們化學(xué)反應(yīng)中哪一類型的反應(yīng)產(chǎn)生、我們化學(xué)反應(yīng)中哪一類型的反應(yīng)產(chǎn)生電子的轉(zhuǎn)移？電子的轉(zhuǎn)移？氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng),氧化還原反應(yīng)的氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)就是就是還原劑與氧化劑之間發(fā)生電子還原劑與氧化劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移那又如何將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能呢？那又如何將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能呢？2、化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能、化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能 原電池原電池探究探究實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)：原電池原理

3、探究原電池原理探究步驟步驟討論與交流討論與交流1.將將Zn片插入稀片插入稀H2SO4Zn片和片和Cu片上現(xiàn)象有片上現(xiàn)象有何差別何差別?2.將將Cu片插入稀片插入稀H2SO43.Zn片和片和Cu片接觸插入稀片接觸插入稀H2SO4 (不接電流表不接電流表)Cu片上有何現(xiàn)象片上有何現(xiàn)象?推推測原因測原因.4.Zn片和片和Cu片用導(dǎo)線連接片用導(dǎo)線連接(中間中間接電流表接電流表)插入稀插入稀H2SO4(偏向偏向?)電流表指針有何變化電流表指針有何變化?說明了什么說明了什么?5.嘗試用干電池判斷實(shí)驗(yàn)中嘗試用干電池判斷實(shí)驗(yàn)中的正負(fù)極的正負(fù)極說明你判斷的方法說明你判斷的方法?化學(xué)能電能化學(xué)能電能 ？（看書（看

4、書P35頁第二、三段，回答問題）頁第二、三段，回答問題）1、當(dāng)氧化劑和還原劑直接接觸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，化學(xué)、當(dāng)氧化劑和還原劑直接接觸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，化學(xué)能要經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換為電能。能要經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換為電能。2、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應(yīng)和還原反、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行。應(yīng)在兩個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行。3、需要在氧化劑和還原劑之間架設(shè)橋梁使電子從、需要在氧化劑和還原劑之間架設(shè)橋梁使電子從氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。4、考慮氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的條件和環(huán)境，、考慮氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的條件和環(huán)境，化學(xué)物質(zhì)的選擇?；瘜W(xué)物質(zhì)的選

5、擇。5、從電學(xué)角度考慮儀器選擇和組裝問題。、從電學(xué)角度考慮儀器選擇和組裝問題。 Zn2+ + 負(fù)極負(fù)極 正極正極 - - Zn Cu電流表電流表SO42-H+H+e-IH2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 ：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷溶解，：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷溶解， 電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ：導(dǎo)線中有電流通過：導(dǎo)線中有電流通過 離子方程式離子方程式思考問題思考問題尋找答案尋找答案組內(nèi)交流組內(nèi)交流 列出想法列出想法 演示探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象CuCu起傳導(dǎo)電子的作用。起傳導(dǎo)電子的作用?？捎秒娏鞅頊y電流及方向?？捎秒娏鞅頊y電流及方向。Zn + 2H+ = Zn 2+

6、 +H2ZnCu大量氣泡從銅大量氣泡從銅片逸出，鋅片片逸出，鋅片部分溶解部分溶解1.H1.H+ +得到的電子是得到的電子是CuCu失去的嗎？失去的嗎？2.2.在這個(gè)過程中在這個(gè)過程中CuCu起什么作用？起什么作用？3.3.你怎樣才能知道導(dǎo)線中有電子通過？你怎樣才能知道導(dǎo)線中有電子通過？ 解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考問題思考問題尋找答案尋找答案組內(nèi)交流組內(nèi)交流 列出想法列出想法演示探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能1.1.電子從電子從ZnZn到到H H+ +經(jīng)歷了哪些途徑？經(jīng)歷了哪些途徑？2.2.你認(rèn)為這個(gè)過程能量是如何轉(zhuǎn)化的？你認(rèn)為這個(gè)過程能量是如何轉(zhuǎn)化的？鋅表面無氣

7、泡，鋅表面無氣泡，銅表面有氣泡，銅表面有氣泡，電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)。電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)。電子由電子由Zn 導(dǎo)線導(dǎo)線 銅片銅片 H+ 定向移動(dòng)定向移動(dòng)產(chǎn)生電流，故電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生電流，故電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)ZnCu Zn2+ + 負(fù)極負(fù)極 正極正極 - - Zn Cu電流表電流表SO42-H+H+e-IH2定義：能把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，叫定義：能把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，叫做原電池。做原電池。原電池原電池的原理的原理原電池的電極原電池的電極電極電極 電極材料電極材料反應(yīng)類型反應(yīng)類型 電子流動(dòng)方電子流動(dòng)方向向負(fù)極負(fù)極 還原性較強(qiáng)還原性較強(qiáng)的金屬的金屬氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 電子流出電子流出（流

8、向正極）（流向正極）的一極的一極正極正極 還原性較弱還原性較弱的金屬的金屬還原反應(yīng)還原反應(yīng) 電子流入電子流入（來自負(fù)極）（來自負(fù)極）的一極的一極判斷原電池正、負(fù)極的方法判斷原電池正、負(fù)極的方法由組成原電池的兩極材料判斷：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)電的非金屬為正極活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷：根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷：電流是由正極流向負(fù)極；電流是由正極流向負(fù)極；電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極。電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極。根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：

9、原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，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)。正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。電極反應(yīng)式與電池總反應(yīng)式的書寫：電極反應(yīng)式與電池總反應(yīng)式的書寫： 電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式 ：負(fù)極（鋅片）：負(fù)極（鋅片）：Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+正極（銅片）：正極（銅片）：2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2 電池總反應(yīng)式電池總反應(yīng)式 ：Zn+2H+=Zn2+H2CH2SO4（不可以）（不可以）（不可以）（不可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）例例2條件一：有活潑性不同的兩種金屬或非條件一：有活潑性不同的兩種金屬或非金屬金屬（可以）（

10、可以）（不可以）（不可以）形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）（不可以）構(gòu)成原電池的條件構(gòu)成原電池的條件具有能自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)具有能自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或非金屬單質(zhì)）有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或非金屬單質(zhì)） 作電極作電極電極材料均插入電解質(zhì)溶液中電極材料均插入電解質(zhì)溶液中兩極相連形成閉合電路兩極相連形成閉合電路 原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)：原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)： 較活潑的金屬發(fā)生

11、氧化反應(yīng)，電子從較活潑較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑 的金屬（負(fù)極）通過外電路流向較不活潑的金屬（負(fù)極）通過外電路流向較不活潑 的金屬（正極的金屬（正極）鋅片插入稀硫酸中，被鋅片插入稀硫酸中，被腐蝕。（化學(xué)腐蝕）腐蝕。（化學(xué)腐蝕）鋅片在鋅鋅片在鋅,銅（稀硫酸）原銅（稀硫酸）原電池中作為負(fù)極，也被腐電池中作為負(fù)極，也被腐蝕。（電化學(xué)腐蝕）蝕。（電化學(xué)腐蝕）哪個(gè)更快？哪個(gè)更快？原電池的負(fù)極原電池的負(fù)極被腐蝕得更快。被腐蝕得更快。分析鋅分析鋅,鐵（稀硫酸）原鐵（稀硫酸）原電池中的電極反應(yīng)。電池中的電極反應(yīng)。你感受到作為正極，鐵你感受到作為正極，鐵被保護(hù)了嗎？被保護(hù)了嗎？原電池的金屬原電池的金

12、屬正極被保護(hù)。正極被保護(hù)。原電池設(shè)計(jì)思路：原電池設(shè)計(jì)思路： 釋放能量的氧化還原反應(yīng)（放熱反應(yīng)）釋放能量的氧化還原反應(yīng)（放熱反應(yīng)） 通常須兩活性不同的電極通常須兩活性不同的電極 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液 還原劑在負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反還原劑在負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反 應(yīng)；氧應(yīng)；氧 化劑在正極得電子化劑在正極得電子,發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化電能電能化學(xué)能化學(xué)能原電池原電池電解電解原電池原電池“負(fù)極出電子，電子回正極負(fù)極出電子，電子回正極” 2. 變化變化: 活潑金屬活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)向外線路提供向外線路提供電子電子原電池的負(fù)極；原電池的負(fù)極； 不

13、活潑金屬（或石墨）不活潑金屬（或石墨）發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)接受外線路提供的電子接受外線路提供的電子原電池的正極。原電池的正極。小結(jié)：小結(jié)：原電池原電池1. 定義定義:把把化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔艿难b置的裝置.必發(fā)生必發(fā)生失電子失電子的氧化的氧化反應(yīng)反應(yīng)必發(fā)生必發(fā)生得電子得電子的還原的還原反應(yīng)反應(yīng) 具有能自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)具有能自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和 另一種非金屬導(dǎo)體）構(gòu)成電極。另一種非金屬導(dǎo)體）構(gòu)成電極。電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液。電極用導(dǎo)線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路。電極用導(dǎo)線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路。3. 化學(xué)電池的組成化學(xué)電池

14、的組成:正極、負(fù)極、電解質(zhì)溶液以及容器。正極、負(fù)極、電解質(zhì)溶液以及容器。5. 原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)：原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)： 較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子電子從較活從較活潑的金屬（潑的金屬（負(fù)極負(fù)極）通過外電路流向通過外電路流向較不活潑的較不活潑的金屬（金屬（正極正極） 氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)6. 6. 判斷原電池正、負(fù)極的方法判斷原電池正、負(fù)極的方法由組成原電池的兩極材料判斷：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)電的非金屬為正極活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷：根據(jù)電流方向或

15、電子流動(dòng)方向判斷：電流是由正極流向負(fù)極；電流是由正極流向負(fù)極；電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極。電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極。根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：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)，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)。正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。第第二二課課時(shí)時(shí)二、發(fā)展中的化學(xué)電源二、發(fā)展中的化學(xué)電源鋰電池鋰電池 鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比較，使用壽命大大延長。負(fù)極相比較，使用壽命大大延長。干電池堿性電池干電池結(jié)構(gòu)及電

16、極反應(yīng)原理干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理1. 一次性電池一次性電池電池名稱干電池負(fù)極正極2NH4+2e-=2NH3+H2H2+2MnO2=Mn2O3+H2OZn2+4NH3=Zn(NH3)42+電池總反應(yīng)式2Zn+4NH4Cl+2MnO2= Zn(NH3)4Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)一次性電池一次性電池Zn - 2e- = Zn2+一次性電池一次性電池,放電之后不能再放電之后不能再次使用，電解質(zhì)會(huì)泄漏。次使用，電解質(zhì)會(huì)泄漏。體積小，方便，體積小，方便，汽車用蓄電池汽車用蓄電池鋰離子電池鋰離子電池鋰離子電池：它是新一代可鋰離子電池：它是新一代可充電的綠色電池，現(xiàn)已成為充電的綠色電池

17、，現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動(dòng)電話、攝筆記本電腦、移動(dòng)電話、攝像機(jī)等低功耗電器的主流。像機(jī)等低功耗電器的主流。2. 二次電池二次電池充電電池充電電池鋰電池鋰電池 鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比較，使用壽命大大延長。負(fù)極相比較，使用壽命大大延長。電池名稱蓄電池負(fù)極正極PbO2+4H+SO42-+2e- = PbSO4+2H2O電池總反應(yīng)式PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)二次性電池二次性電池Pb+SO42-2e- =PbSO4廢棄后污染比較大。廢棄后污染比較大。使用方便

18、，可以循環(huán)使用使用方便，可以循環(huán)使用充電充電放電放電3、新型燃料電池、新型燃料電池 燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時(shí)，不斷從外部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時(shí)，不斷從外界輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池界輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池電池名稱燃料電池負(fù)極正極O2+2H2O+4e- = 4OH-電池總反應(yīng)式O2+2H2 = 2H2O優(yōu)點(diǎn)可以代替氫氣的燃料二次性電池二次性電池2H2+4OH-4e- =4H2O甲烷（甲烷（CH4)高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置4. 4. 電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式的書寫方法電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式的書寫方法電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式：負(fù)極負(fù)極正極。