化學：22《化學能與電能》課件(新人教版必修2)

1、2010年3月24日精品資料 電能電能(dinnng)是是現(xiàn)代社會中應用最廣泛、現(xiàn)代社會中應用最廣泛、使用最方便、污染最小使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱的一種二次能源，又稱為電力。為電力。精品資料精品資料水電站水電站直接從自然界取得直接從自然界取得(qd)的能源稱為一次能的能源稱為一次能源源精品資料火電站火電站一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到(d do)的能源稱為二的能源稱為二次能源次能源精品資料1,火力發(fā)電原理火力發(fā)電原理(yunl)及過程及過程燃燒燃燒(rnsho)蒸汽蒸汽發(fā)電機發(fā)電機化學能化學能 熱能熱能 機械能機械能 電能電能一、化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化一、化學

2、能與電能的相互轉(zhuǎn)化精品資料2、火力發(fā)電的化學深層本質(zhì)、火力發(fā)電的化學深層本質(zhì)(bnzh)分析分析燃燒燃燒(rnsho)氧化還原反應氧化還原反應氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移火力發(fā)電火力發(fā)電將化學能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能將化學能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化過程過程關(guān)鍵關(guān)鍵本質(zhì)本質(zhì)本質(zhì)本質(zhì)引起引起精品資料實驗實驗(shyn) 原電池原理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

3、.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片用導線連接片用導線連接(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驗中嘗試用干電池判斷實驗中的正負極的正負極說明你判斷的方法說明你判斷的方法?精品資料化學能電能化學能電能 ？（看書（看書P35頁第二、三段，回答問題）頁第二、三段，回答問題）1、當氧化劑和還原劑直接、當氧化劑和還原劑直接(zhji)接觸進行反應時，接觸進行反應時，化學能要經(jīng)過一系列能

4、量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換為電能?；瘜W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，使氧化反應和還原反應、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。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(shè)橋梁使電子從氧、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?；瘎﹨^(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、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(zhì)的選擇。學物質(zhì)的選擇。5、從電學角度考慮儀器選擇和組裝問題。、從電學角度考慮儀器選擇和組裝問題。精品資料 Zn2+ + 負極負極(fj) 正極(zhngj) - - Zn

5、Cu電流表電流表SO42-H+H+e-IH2精品資料 實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象(xinxing)(xinxing)：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷溶：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)。解，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 實驗結(jié)論實驗結(jié)論 ：導線：導線(doxin)(doxin)中有電流通過中有電流通過精品資料 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(ynsh)探究實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象CuCu起傳導起傳導(chundo)(chundo)電子的電子的作用。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+ +H2

6、ZnCu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.在這個過程中在這個過程中CuCu起什么作用？起什么作用？3.3.你怎樣才能知道導線中有電子通過？你怎樣才能知道導線中有電子通過？精品資料 解釋實驗現(xiàn)象解釋實驗現(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(ynsh)探究實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象化學能直接轉(zhuǎn)化化學能直接轉(zhuǎn)化(zhunhu)(zhunhu)為電能為電能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.你認為這個過程能量是如何轉(zhuǎn)化的

7、？你認為這個過程能量是如何轉(zhuǎn)化的？鋅表面無氣泡，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 導線導線 銅片銅片 H+ 定向移動定向移動產(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精品資料定義定義(dngy)(dngy)：能把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b：能把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b 置，叫做原電池。置，叫做原電池。原電池的電極原電池的電極(dinj)(dinj)電電極極電極材料電極材料(表面上看表面上看)反應類型反應類型（實質(zhì)）（實質(zhì)）電子流動方向電子流動方向電流流動方向電流流動方向離子移動方向離子移動方向負負極極還原性較還原性較

8、強的金屬強的金屬氧化反應氧化反應1.電子流出電子流出(流向正極流向正極)2.電流流入電流流入3.溶液中陰離子向負極溶液中陰離子向負極移動移動正正極極還原性較還原性較弱的金屬弱的金屬還原反應還原反應1.電子流入電子流入(來自負極來自負極)2.電流流出電流流出3.溶液中陽離子向正極溶液中陽離子向正極移動移動精品資料構(gòu)成構(gòu)成(guchng)(guchng)原電池的條件原電池的條件有兩種活動性不同的金屬（或非金屬單質(zhì)）有兩種活動性不同的金屬（或非金屬單質(zhì)） 作電極作電極電極材料均插入電極材料均插入(ch r)(ch r)電解質(zhì)溶液中電解質(zhì)溶液中形成閉合電路形成閉合電路原電池化學反應本質(zhì)：原電池化學反應

9、本質(zhì)： 氧化還原反應氧化還原反應精品資料精品資料判斷判斷(pndun)(pndun)原電池正、負極的方法原電池正、負極的方法由組成原電池的兩極材料由組成原電池的兩極材料(cilio)(cilio)判斷：判斷：一般是活潑的金屬為負極一般是活潑的金屬為負極活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷：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極；電流是由正極流向負極；電子流動方向是由負極流向正極。電子流動方向是由負極流向正極。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：原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，原電

10、池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，正極總是得電子發(fā)生還原反應。正極總是得電子發(fā)生還原反應。精品資料鋅片插入稀硫酸中，被腐鋅片插入稀硫酸中，被腐蝕蝕(fsh)。（化學腐蝕。（化學腐蝕(fsh)）鋅片在鋅鋅片在鋅,銅（稀硫酸）原電銅（稀硫酸）原電池中作為負極池中作為負極(fj)，也被腐，也被腐蝕。（電化學腐蝕）蝕。（電化學腐蝕）哪個更快？哪個更快？原電池的負極被原電池的負極被腐蝕得更快。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。電池中的電極反應。你感受到作為正極，鐵你感受到作為正極，鐵被保護了嗎？被保護了嗎？原電池的金屬正原電池的金屬正極被保護。極被保護。精品資料原電池

11、設(shè)計原電池設(shè)計(shj)思路：思路：釋放能量的氧化還原反應釋放能量的氧化還原反應(fnyng)（放熱反應（放熱反應(fnyng)） 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 還原劑在負極失電子，發(fā)生氧化反還原劑在負極失電子，發(fā)生氧化反 應；氧應；氧 化劑在正極得電子化劑在正極得電子,發(fā)生還原反應發(fā)生還原反應化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化電能電能化學能化學能原電池原電池電解電解精品資料原電池原電池“負極負極(fj)出電子，電子回正極出電子，電子回正極” 2、變化、變化: 活潑金屬活潑金屬發(fā)生氧化反應發(fā)生氧化反應向外線路提供電子向外線路提供電子原電池原電池的

12、負極；的負極； 不活潑金屬（或石墨）不活潑金屬（或石墨）發(fā)生還原發(fā)生還原(hun yun)反應反應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:把把化學能化學能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔艿难b置的裝置.必發(fā)生失必發(fā)生失電子的氧電子的氧化反應化反應必發(fā)生必發(fā)生得電子得電子的還原的還原反應反應精品資料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 另一種非金屬導體另一種非金屬導體(dot)）構(gòu)成電極。）構(gòu)成電極。電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液。電極用導線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路。電極用導線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路。3、化學電池的組成、化學電池的組成

13、:正極、負極、電解質(zhì)溶液以及容器。正極、負極、電解質(zhì)溶液以及容器。5,原電池化學反應本質(zhì)：原電池化學反應本質(zhì)： 較活潑的金屬發(fā)生氧化反應，較活潑的金屬發(fā)生氧化反應，電子電子從較活潑的從較活潑的金屬（金屬（負極負極）通過外電路流向通過外電路流向較不活潑的金屬較不活潑的金屬（正極正極） 氧化還原反應氧化還原反應精品資料CH2SO4（不可以（不可以(ky)）（不可以（不可以(ky)）（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金條件一：有活潑性不同的兩種金屬或非金屬屬精品資料（可以（可以(ky)）（不可以（不可以(ky)）形成條件二：電極需插進電解質(zhì)溶液中；形成條件二

14、：電極需插進電解質(zhì)溶液中；實驗探究形成原電池的條件實驗探究形成原電池的條件精品資料實驗探究實驗探究(tnji)形成原電池的條件形成原電池的條件形成形成(xngchng)條件三：必須形成條件三：必須形成(xngchng)閉合回路閉合回路（不可以）（不可以）精品資料6,6,判斷判斷(pndun)(pndun)原電池正、負原電池正、負極的方法極的方法由組成由組成(z chn)(z chn)原電池的兩極材料判斷：原電池的兩極材料判斷：一般是活潑的金屬為負極一般是活潑的金屬為負極活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷：根據(jù)電流方向或電子

15、流動方向判斷：電流是由正極流向負極；電流是由正極流向負極；電子流動方向是由負極流向正極。電子流動方向是由負極流向正極。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：原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，正極總是得電子發(fā)生還原反應。正極總是得電子發(fā)生還原反應。精品資料二、發(fā)展二、發(fā)展(fzhn)中的化學電源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精品資料干電池堿性(jin xn)電池1、干電池結(jié)構(gòu)及電極反應、干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(fnyng)原理原理精品資料鋅錳電池的電極鋅錳電池的電極(dinj)反應：反應：負極(fj)（Zn）：Zn

16、2e- = Zn2+正極（石墨）：NH4+ + 2e- +2MnO2 = NH3 + Mn2O3+ H2O電解質(zhì)：糊狀NH4Cl 總反應：Zn + NH4+2MnO2 = Zn2+ +NH3+ Mn2O3+ H2O精品資料堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池(dinch)的電極反應：的電極反應：負極(fj)（Zn）：Zn2e- + 2OH-= Zn(OH)2正極（石墨）：2MnO2 + 2e- + 2H2O = 2MnO(OH)+ 2OH-電解質(zhì)：KOH 總反應：Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnO(OH)精品資料汽車汽車(qch)用蓄用蓄電池電池鋰離子電池鋰離子電池(di

17、nch)鋰離子電池：它是新一代可充電鋰離子電池：它是新一代可充電的綠色電池，現(xiàn)已成為筆記本電的綠色電池，現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動電話、攝像機等低功耗腦、移動電話、攝像機等低功耗電器的主流。電器的主流。精品資料鉛蓄電池的電極鉛蓄電池的電極(dinj)反應：反應：負極(fj)（Pb）：Pb - 2e- + SO42- = PbSO4正極（PbO2）：PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O 電解質(zhì)： H2SO4總反應：PbO2 + 2 H2SO4 + Pb = 2 PbSO4 + 2 H2O 精品資料鎳鎘電池鎳鎘電池(dinch)的電極反應：的電極反應：負極(

18、fj)（Cd）：Cd - 2e- + 2OH- = Cd(OH)2正極（ NiO(OH) ）：2NiO(OH) + 2e- + 2H2O = 2Ni(OH)2 + 2OH- 電解質(zhì)：KOH 總反應：2NiO(OH)+ Cd+ 2 H2O = 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 精品資料鎳氫電池的電極鎳氫電池的電極(dinj)反應：反應：負極(fj)：H2 - 2e- + 2OH- = H2O正極（ NiO(OH) ）：2NiO(OH) + 2e- + 2H2O = 2Ni(OH)2 + 2OH- 電解質(zhì)：KOH 總反應：2NiO(OH) + H2 = 2Ni(OH)2精品資料鋰電池鋰電池 鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負極相比負極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負極相比較，使用壽命大大較，使用壽命大大(d d)延長。延長。精品資料新型新型(xnxng)燃料電池燃料電池 燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部