人教版人教必修2高一化學(xué)化學(xué)能與電能課件

1、第二節(jié)：化學(xué)能與電能 目標(biāo)定位1、了解常見(jiàn)的化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化方式。舉例說(shuō)明化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用。2、知道原電池的組成及反應(yīng)原理，能夠應(yīng)用氧化還原理論解釋簡(jiǎn)單的原電池反應(yīng)。3、知道干電池、充電電池、燃料電池等發(fā)展中的化學(xué)電源的特點(diǎn)。認(rèn)識(shí)提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料和研制新型電池的重要性。2021/8/7 星期六1難點(diǎn)提示： 重點(diǎn)：初步認(rèn)識(shí)原電池概念、原理、組成及應(yīng)用。難點(diǎn)：通過(guò)原電池實(shí)驗(yàn)的探究，引導(dǎo)學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)以及這種轉(zhuǎn)化的綜合利用價(jià)值。2021/8/7 星期六2求知課堂互動(dòng) 一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化1、一次能源和二次能源一次能源： 的能源。

2、直接從自然界取得分為 。 。水力、風(fēng)力、潮汐、地?zé)?、煤、石油、天然氣、天然鈾礦等其特點(diǎn)是： 。在于自存然界，可直接獲得2021/8/7 星期六3二次能： 的 能源。常見(jiàn)的如： 。 一次能源經(jīng)過(guò)加工、轉(zhuǎn)換得到電能、蒸汽能、機(jī)械能等其特點(diǎn)是： 。 。把存在于自然界的能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換得到由于電能具有易輸送、能儲(chǔ)藏，可以很方便地轉(zhuǎn)換為光能、熱能、機(jī)械能，而且適用范圍廣的特點(diǎn)，是最重要的二次能源。2021/8/7 星期六42、化學(xué)能通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)化為電能傳統(tǒng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的方式是通過(guò)化石燃料的燃燒 其轉(zhuǎn)換過(guò)程： 化學(xué)能燃燒熱能蒸汽機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能通過(guò)鍋爐實(shí)現(xiàn)通過(guò)蒸汽機(jī)實(shí)現(xiàn)通過(guò)發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)： 。 。由于轉(zhuǎn)

3、換環(huán)節(jié)多，存在效率低、 能源浪費(fèi)、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題2021/8/7 星期六53、化學(xué)能通過(guò)原電池轉(zhuǎn)化為電能銅鋅原電池實(shí)驗(yàn)24 P35 現(xiàn)象：關(guān)閉電鍵K可以看到電流計(jì) ， 鋅片 ，銅片上 。反應(yīng)原理： 鋅片： 銅片： 總反應(yīng)式： 指針偏轉(zhuǎn)溶解產(chǎn)生氣泡Zn2e =Zn2+2H+ 2e =H2Zn + 2H+ = Zn2+ + H22021/8/7 星期六6a、 把鋅片換成鎂片 鎂片： 銅片：總反應(yīng)式 Mg2e =Mg2+2H+ 2e =H2Mg + 2H+ =Mg 2+ + H2 b、 把鋅片換成鐵片 鐵片： 銅片： 總反應(yīng)式： Fe2e =Fe2+2H+ 2e =H2Fe + 2H+ =Fe

4、2+ + H22021/8/7 星期六7c、 把H2SO4換成Cu SO4 鋅片： 銅片：總反應(yīng)式：看到的現(xiàn)象：鋅片 ，銅片 ，Cu SO4溶液 。Zn2e =Zn2+Cu2+ 2e =CuZn + Cu2+ = Zn2+ +Cu溶解變粗顏色變淺原電池小結(jié)定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置本質(zhì)：電子的轉(zhuǎn)移2021/8/7 星期六8原電池正、負(fù)極的判斷a根據(jù)電子流向判斷，電子流出的一極為 極，電子流入的一極為 極b根據(jù)電極金屬的活潑性判斷，較活潑的金屬為 極，較不活潑的金屬或非金屬為 極c根據(jù)反應(yīng)類型判斷，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的為 極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)的為 極 d根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷，通常負(fù)極會(huì)逐漸溶解

5、，正極會(huì)有氣體產(chǎn)生或有固體析出。負(fù)正負(fù)正負(fù)正2021/8/7 星期六9原電池形成條件：a活動(dòng)性不同的兩電極（連接）；b電解質(zhì)溶液（插入其中并與電極自發(fā)反應(yīng)）；c電極形成閉合電路 。2021/8/7 星期六10電子流動(dòng)方向（與電流方向相反） 。負(fù)極導(dǎo)線正極原電池電極反應(yīng)方程式的書寫a、確定原電池的正、負(fù)極，以及兩極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，在原電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。b、書寫電極反應(yīng)式時(shí)，應(yīng)重視介質(zhì)是否參與反應(yīng)，并注意兩極得失電子總數(shù)相等。c、將兩極的電極反應(yīng)式相加可得原電池的總反應(yīng)式。2021/8/7 星期六11原電池原理的應(yīng)用 a、加快氧化還原反應(yīng)的速率 b、比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱

6、 c、設(shè)計(jì)原電池 如利用 Cu+2FeCl3= CuCl2+2FeCl2 的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池 負(fù)極：Cu2e = Cu2+氧化反應(yīng)正極：2Fe3+ +2e =2Fe2+還原反應(yīng)d、金屬的腐蝕 2021/8/7 星期六12例如鐵的腐蝕1、析氫腐蝕（酸性較強(qiáng)的條件下的腐蝕）負(fù)極：Fe2e =Fe2+正極：2H+ 2e =H22、吸氧腐蝕（酸性較弱或中性條件下的腐蝕）負(fù)極：2Fe4e =2Fe2+正極：O2+2H2O+4e =4OH2021/8/7 星期六13 1、燒杯中盛的是水，鐵圈和銀圈直接相連，在接頭處用一根絕緣細(xì)絲吊住，并使之平衡，小心地從燒杯中央滴入Cu SO4溶液，反應(yīng)一段時(shí)間后，

7、觀察到的現(xiàn)象是（ ）A兩圈仍保持平衡B有氣泡產(chǎn)生，兩圈搖擺不定 C鐵圈向下傾斜 D銀圈向下傾斜銀圈鐵圈D2021/8/7 星期六142、由鎂片、鋁片、導(dǎo)線和NaOH溶液構(gòu)成的 原電池的負(fù)極是 ，正極反應(yīng)式 ，負(fù)極反應(yīng)式 。 鋁片6H+6e =3H22Al 6e +8OH =2AlO2+4H2O二、發(fā)展中的化學(xué)電源 2021/8/7 星期六15 1 、 干電池干電池是用鋅制筒形外殼作 ，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作 ，在石墨周圍填充NH4Cl和淀粉糊作電解質(zhì)，還填有 黑色粉末，吸收正極放出的 。電極反應(yīng)式為：負(fù)極： 正極： 電池總反應(yīng)式：負(fù)極正極MnO2H2Zn2e =Zn2+2NH4+2e =

8、2NH3+2H2（2MnO2+H2=Mn2O3+H2O）Zn + 2NH4+ =Zn2+ +2NH3+2H22021/8/7 星期六16淀粉糊的作用是： 提高陰、陽(yáng)離子在兩極的遷移速率干電池的特點(diǎn)是： 只能一次性使用2、充電電池 充電電池又稱 。可充電電池是兩極都參加反應(yīng)的電池。這是一種發(fā)展較快的原電池，如鉛蓄電池、銀鋅電池、（紐扣電池）、鋰電池、愛(ài)迪生蓄電池等，它們的負(fù)極是 ，正極一般是 。放電時(shí)，負(fù)極被 。正極材料的氧化物被 ，充電時(shí)的電極反應(yīng)與放電時(shí)相反。較活潑的金屬金屬氧化物二次電池氧化還原2021/8/7 星期六17鉛蓄電池可放電亦可充電，它是用硬橡膠或透明塑料制成方形外殼，在正極板

9、上有一層棕褐色的 ，負(fù)極板是海綿狀的 ，兩極均浸入 溶液中，且兩極間用微孔橡膠或微孔塑料隔開。 負(fù)極： 正極：放電總反應(yīng)式：鉛蓄電池PbO2金屬鉛硫酸Pb+SO42 2e =PbSO4PbO2+4H+SO42 +2e = PbSO4+2H2OPb+ PbO2+2H2SO4= 2PbSO4+2H2O2021/8/7 星期六18當(dāng)硫酸的濃度降低，溶液的密度達(dá)1.18g/cm3時(shí)應(yīng)停止使用，需充電，充電時(shí)起電解池的作用，電極反應(yīng)為： 陽(yáng)極： 陰極： 充電總反應(yīng)式：鉛蓄電池放電和充電總反應(yīng)式：PbSO4+2H2O2e PbO2+4H+SO42PbSO4 +2e = Pb+SO42 2PbSO4+2H2

10、O= Pb+ PbO2+2H2SO4Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放電充電2021/8/7 星期六19鎳鎘電池鎳鎘電池以Cd為負(fù)極，NiO(OH)為正極，以KOH為電解質(zhì) 負(fù)極： 正極：放電總反應(yīng)式：Cd2e+2OH =Cd(OH)22NiO(OH) +2H2O +2e = 2Ni(OH)2 +2OH Cd +2NiO(OH) 2 +2H2O =Cd(OH)2+2Ni(OH)2 2021/8/7 星期六20氫鎳電池 負(fù)極： 正極： 放電總反應(yīng)式：H2 +2OH 2e= 2H2O2NiO(OH) +2H2O +2e = 2Ni(OH)2 +2OH H2 + 2NiO(OH)

11、= 2Ni(OH)2 鋰電池鋰電池是新一代可充電的綠色電池，已成為筆記本電腦、可移動(dòng)電話、攝象機(jī)等低功耗電器的主流電源。2021/8/7 星期六21三、燃料電池氫氧燃料電池氫氧燃料電池是一種高效低污染的新型電池，主要用于航天領(lǐng)域。它的電極材料一般為鉑電極，活性炭電極，電解質(zhì)溶液一般為40%的KOH溶液。 負(fù)極： 正極：放電總反應(yīng)式： 2H2 +4OH 4e=4H2OO2+2H2O+ 4e= 4OH 2H2 + O2 = 2H2O 2021/8/7 星期六22若電解質(zhì)溶液為稀H2SO4 負(fù)極： 正極： 放電總反應(yīng)式： 2H24e=4H+ O2+ 4H+ + 4e= 2H2O2H2 + O2 = 2H2O2021/8/7 星期六23甲烷氧氣燃料電池該電池用鉑片插入KOH溶液中作電極，在兩極上分別通甲烷和氧氣 負(fù)極： 正極：放電總反應(yīng)式：CH4+10OH8