第二章第二節(jié)化學(xué)能和電能課件

1、化學(xué)能與電能高一化學(xué) 第二章第二節(jié)1. 初步了解原電池的概念、原理、組成及應(yīng)用。2. 通過實(shí)驗(yàn)探究從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)及原電池的構(gòu)成條件。學(xué)習(xí)目標(biāo)： 電能是現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)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。估計(jì)在2050年火電仍居首位 化學(xué)能燃燒蒸汽發(fā)電機(jī)1. 火力發(fā)電的原理分析。電能機(jī)械能熱能2. 火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析火力發(fā)電將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能過程燃燒關(guān)鍵氧化還原反應(yīng)本質(zhì)氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移本質(zhì)舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化引起思考：假設(shè)你是電力工程師，面對這些 利與弊，你會(huì)如何應(yīng)對呢？a. 改進(jìn)火力發(fā)電b. 研究新的發(fā)

2、電方式 方式之一就是嘗試將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。就像電池。其好處就是減少中間環(huán)節(jié)能損，高效、清潔利用燃料，不浪費(fèi)能源，更方便。1. 電流是怎樣形成的？提示：怎樣才能使氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移定向移動(dòng)？2. 氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是有電子的轉(zhuǎn)移，為何氧化劑與還原劑直接反應(yīng)時(shí)沒有電流形成？根據(jù)電流形成的原理，你能否設(shè)計(jì)出將氧化還原反應(yīng)過程的電子轉(zhuǎn)移形成電流的方案？化學(xué)能 能否直接轉(zhuǎn)化為電能？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)4.Zn片和Cu片用導(dǎo)線連接(中間接電流表)插入稀H2

3、SO4(偏向?)電流表指針有何變 化?說明了什么? 微觀解釋實(shí)驗(yàn)2-4 原電池原理探究Cu片上有何現(xiàn)象? 推測原因.原電池“負(fù)極出電子，電子回正極”必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)必發(fā)生得電子的還原反應(yīng)3. 活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng)向外線路提供電子原電池的負(fù)極；不活潑金屬(或石墨)發(fā)生還原反應(yīng)接受外線路提供的電子原電池的正極。 電極材料現(xiàn)象電子得失電極反應(yīng)原電池的電極Zn片Cu片總的離子反應(yīng)方程式失得Zn2e- Zn2+2H+ 2e-H2負(fù)極正極Zn+ 2H+ Zn2+ + H2有氣體產(chǎn)生Zn片溶解2.原理負(fù)極（ Zn片） Zn2e- Zn2+（氧化反應(yīng)）正極（ Cu片）2H+ 2e-H2（還原反應(yīng)）一、原

4、電池的原理1.定義：把 轉(zhuǎn)變 為的裝置化學(xué)能電能（可以）（可以）（可以）（不可以）形成條件一：活潑性不同的兩個(gè)電極第一組實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等（可以）（不可以）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第二組實(shí)驗(yàn)第三組實(shí)驗(yàn)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（不可以）二、原電池的形成條件4. 自發(fā)的氧化還原反應(yīng)1. 兩個(gè)電極(活潑性不同)；負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等2. 電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中3. 必須形成閉合回路1.下列裝置中能組成原電池形成電流的是CH2SO4CuZn酒精AZnH2SO4

5、CuH2SO4CCuCuH2SO4習(xí)題一BAAZnCuAADZnZn與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn).Zn石墨與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn).FeZn與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn).CuZn與乙醇進(jìn)行實(shí)驗(yàn).CuZn與一個(gè)西紅柿(或一個(gè)蘋果)進(jìn)行實(shí)驗(yàn).CuZn與兩個(gè)西紅柿進(jìn)行實(shí)驗(yàn).CuZn與橙汁進(jìn)行實(shí)驗(yàn).鞏 固 練 習(xí)病 例 分 析病 例 分 析病 例 分 析你能為她開一個(gè)藥方嗎？練習(xí)1. 判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負(fù)極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.()()()2H+2e-H2負(fù)極：總反應(yīng)：正極：Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2()()負(fù)極：正極：總反應(yīng)：正極：負(fù)極：總反應(yīng)：Zn2e-Zn2+2H

6、+2e-H2Zn+2H+Zn2+H2Fe2e-Fe2+Cu2+2e-CuFe+Cu2+Fe2+CuFe+CuSO4Cu+FeSO4書寫電極反應(yīng)式，注意幾點(diǎn)： （1）電極反應(yīng)是一種離子反應(yīng)，遵循書寫離子反應(yīng)式的一切規(guī)則；（2）負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物、正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)；(3)兩極電極反應(yīng)式中的電子得失數(shù)目（一般）保持相等。 （4）兩極反應(yīng)相加得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)得到正極反應(yīng)、總反應(yīng)減去正極反應(yīng)得到負(fù)極反應(yīng)。 2. 鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池。 某種鋰電池的總反應(yīng)式是LiMnO2 LiMnO2。下列說法正

7、確的是( )A. Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為Lie-Li+B. Li是正極，電極反應(yīng)為Lie-Li-C. MnO2是負(fù)極，電極反應(yīng)為MnO2e-MnO2 -D. 鋰電池是一種環(huán)保型電池A 請?jiān)趫D上標(biāo)出電子的流動(dòng)方向和電流方向,并判斷正負(fù)極，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式.ZnFeFe+2H+ = Fe 2+ +H2 2H+2e - = H2AgFe2e - = Fe 2+Zn+Cu2+ = Zn2 + CuCu2+ +2e - = CuCuZn2e - = Zn2+Ie-e-I三、原電池原理的應(yīng)用制作化學(xué)電源加快反應(yīng)速率： 例如，實(shí)驗(yàn)室制H2時(shí)，由于鋅太純，反應(yīng)一般較慢，可加入少量CuSO4以加快反應(yīng)速

8、率。判斷金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱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(yīng)而使鋼鐵遭到腐蝕 請結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。拓 展：Fe 2e - = Fe 2+鐵銅、石墨或比鐵硫酸銅、氯化銅、硝酸銅 等可溶性銅鹽溶液不活潑的其他金屬Cu2+ +2e - = Cu 練 習(xí) 1. 把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由d到c；a、c相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時(shí)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到

9、弱的為： ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b d Db d c a B2. 如圖所示，各燒杯中均盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)?（ ） A. B. C. D. C3. 有人設(shè)計(jì)了Pt和Zn為電極材料的電池埋入人體內(nèi)作為某種心臟病人的心臟起搏器的能源，它依靠人體體液中含有一定濃度的溶解氧、H+ 和Zn2+ 進(jìn)行工作，則 A Pt作負(fù)極 B 正極電極反應(yīng)：2H+2e-=H2 C 負(fù)極電極反應(yīng)：O2+2H2O+4e-=4OH- D 正極電極反應(yīng)：O2 + 4H+ + 4e-=2H2OD4.一個(gè)電池反應(yīng)的離子方程式是Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu，該反應(yīng)的原電池正確組合是（ ）ABCD正極ZnCuCuFe負(fù)極CuZnZnZn電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4HClC四、發(fā)展中的化學(xué)電源干電池負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+正極：2NH4+2e-=2NH3+ H2產(chǎn)生的H2和MnO2作用：H2+ 2MnO2 = Mn2O3 + H2O鉛蓄電池的反應(yīng)原理負(fù)極： Pb -