公开课第二章第二节化学能与电能优质课件

1、必修2 第二章第2节,化学能与电能,【学习目标】,能 源,材 料,信 息,现代社会,现代社会的三大支柱,能 源,阅读教材P39 资料卡片,一次能源,二次能源,直接从自然界取得的能源。,一次能源经加工、转换得到的能源。,蒸汽,电能,石油,天然气,原煤,请指出下列哪些是二次能源？,电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力。,一、化学能转化为电能,火力发电中能量是如何转化的呢？,氧化还原反应,电子转移,断键和成键, 电子流出,+ 电流流出,能量变化,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。,1799世界上第一个电池-伏打电池,伏打电池是实用电池的开端,电池的发展,银

2、锌,浓食盐溶液浸泡过的湿布,电子,电流,+,-,【思考】什么样的化学反应才具备将化学能转化为电能的前提呢？,理论上，任何氧化还原反应都可以,银 锌,浓食盐溶液浸泡过的湿布,+,-,伏打电池,铜,稀酸,实验结论：导线中有电流通过。,一、化学能转化为电能,实验2-4,有气泡产生,不断溶解,指针发生偏转,如图，将铜片和锌片用导线连接（中间连接一个灵敏电流计），平行插入装有稀硫酸的烧杯中,请观察现象。,学与问,1.电子是怎样流动的?,2.如何判定该装置的正负极?,负极,正极,负极：Zn2e=Zn2+ (氧化反应),3.由1和2判断正、负极分别发生了什么反应?,正极：2H+ + 2e=H2 (还原反应)

3、,所以，该装置能将 能转变为 能。,化学 电,4.该装置反应的离子方程式为： 。,e-,H+,H2,Zn2+,Zn + 2 H+ = Zn2+ + H2,(1)概念：把化学能转变为电能的装置。,1、原电池,(2)反应本质： 反应。,氧化还原,(3)原电池正负电极的简单判断方法：,流出,流入,氧化,还原,Zn一2e一= Zn2+,氧化反应,2H+ +2e一= H2,还原反应,负极,正极,总反应：Zn + 2 H+ = Zn2+ + H2,原电池就是将一个氧化还原反应分别在正负极进行。,-,+,-,+,e-,Zn,C,稀硫酸,-,+,Zn,Fe,稀硫酸,【练习】 1.判断下列原电池的正负极：,-,

4、+,I,-,+,-,+, ,a b,a b,2.下列说法中正确的是( ) A.原电池是把电能转为化学能的装置。 B.原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应。 C.原电池正极和负极上均发生了氧化还原反应 。 D.原电池中的阳离子向正极移动。,D,【练习】,负极,正极,Zn2+,H+,SO42-,阳离子正极,负极阴离子,e-,Zn,Cu,稀硫酸,e-,电荷定向移动动画演示,表示SO42-,表示Zn2+,表示H+,表示e-,(只表示移动方向),是不是所有的氧化还原反应都能形成原电池？,思考：,【形成条件】 1)活泼性不同的两个电极。,2、形成原电池的条件,Zn,Cu,稀硫酸,C,【形成条件】 1

5、)活泼性不同的两个电极。,2、形成原电池的条件,Zn,Cu,稀硫酸,2)电极需插进电解质溶液中。,酒精,CCl4,【形成条件】 1)活泼性不同的两个电极。,2、形成原电池的条件,2)电极需插进电解质溶液中。,3)必须形成闭合回路。,小结,1.定义,2.反应本质：氧化还原反应,3.电极反应,4.原电池的构成条件,负极：失电子，发生氧化反应,正极：得电子，发生还原反应,将化学能转化为电能的装置。,原电池,“两极一液成回路”,学以致用之一,请你利用下列仪器自制一个水果电池 锌片、铜片、导线、电流表、西红柿,格林太太有一口整齐洁白的牙齿.但其中镶有两颗假牙: 一颗是黄金的这是她富有的象征;另一颗是不锈

6、钢的这是一次车祸留下的痕迹. 令人百思不解的是:打从车祸以后,格林太太经常头疼,夜间失眠,心情烦躁 你知道这是什么原因造成的？,请你分析病情的根源,学以致用之二,格林太太有一口整齐洁白的牙齿.但其中镶有两颗假牙: 一颗是黄金的这是她富有的象征;另一颗是不锈钢的这是一次车祸留下的痕迹. 令人百思不解的是:打从车祸以后,格林太太经常头疼,夜间失眠,心情烦躁 你知道这是什么原因造成的？,请你分析病情的根源,学以致用之二,2、原电池的构成条件:,1）两个电极活泼性不同。,3）两极相连形成闭合回路。,2）电极材料插入电解质溶液。,“两极一液成回路”,练习2已知空气-锌电池的电极反应为： 锌粒：Zn +

7、2OH2e = ZnO + H2O 石墨：O2 + H2 + 2e = 2OH，锌片是（ ） A正极，并被还原 B正极，并被氧化 C负极，并被还原 D负极，并被氧化,练习1下列烧杯中盛有稀硫酸，能够形成原电池并且铁为正极的是（ ）,D,C,原电池工作原理图示,外电路,内电路,自制电池苹果电池,实践活动,自制电池柠檬电池,实践活动,自制电池葡萄电池,实践活动,自制电池果汁电池,实践活动,自制电池土豆电池,实践活动,实践活动,自制电池西红柿电池,Zn 2e- = Zn 2+,Zn 2e- = Zn 2+,2H+ + 2e- = H2 ,Cu2+ + 2e- = Cu,总反应 : Zn + 2H+

8、= Zn 2+ + H2 ,总反应: Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu,或 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,或 Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,负极（锌片）：,正极（石墨）：,负极（锌片）：,正极（铜片）：,3、如何书写电极反应方程式,1、负极：较活泼金属（A） 电极反应：A - ne- = An+ (氧化反应),2、正极：较不活泼金属或非金属（B） 电极反应： Bm+ + me- = B (还原反应),注意：正负极得失电子数要相等。,3、总反应： 总反应（离子方程式）= 负极反应+正极反应,3、如何书写电极反应方程式,练习：书写电极反应方程式,2Al 6e- = 2Al

9、3+,Cu 2e- = Cu2+,6H+ + 6e- = 3H2 ,2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+,总反应 : 2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2 ,总反应: Cu + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Cu2+,或 2Al+3H2SO4=2Al2(SO4)3+3H2,或 Cu+2FeCl3 = 2FeCl2+CuCl2,负极：,正极：,负极：,正极：,或,或,2Ag+ + 2e- = 2Ag,总反应 : Fe + 2Ag+ = Fe2+ + 2Ag,负极：,正极：,或,Fe 2e- = Fe2+,或 Fe+2AgNO3=2Fe(NO3)2+2Ag,2、简述氧化还原反应构成原

10、电池必要条件；,（1）两个 的电极,（2）插入 溶液,（3）形成 。,两极 一液 成回路,知识回顾,活性不同,电解质,闭合回路,4.原电池原理的应用,形成原电池反应，加快反应速率。 揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。,判断金属活动性的强弱。,例 X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y是电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为( ) ,C,形成原电池反应，加快反应速率。 揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。,判断金属活动性的强弱。,请将Fe+Cu2+ =Cu+Fe2+ 设计成一个原电池。(画装置图),制作化学电源,Cu2+2e - =Cu,硫

11、酸铜溶液,铜、石墨等,铁,Fe2e - =Fe2+,4.原电池原理的应用,3、Cu+2FeCl3 = 2FeCl2+CuCl2,练习：请将下列反应设计成原电池：(画装置图),1、Sn+H2SO4=SnSO4+H2,2、Zn+2AgNO3=2Zn(NO3)2+2Ag,1,2,3,1）化学电池有三大类型： 、 、 .,一次性电池 二次电池 燃料电池,2）特点： 一次电池：不可充电。 如干电池（又称为锌锰电池，是最早使用的化学电池） 二次电池：可循环利用。 放电过程是将 能转化为 能； 充电过程是将 能转化为 能。 燃料电池：可不断充入氧化剂、还原剂连续使用， 最理想的燃料是 。,（1）产物为水，无

12、污染 （2）与其它能源比，反应相同质量，放出能量多 （3）来源广,化学 电,电 化学,H2,二、发展中的化学电源,1.干电池(一次性电池),电极:Zn为负极,碳棒为正极,电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊,电极方程式 (了解) :,负极(Zn):Zn2e-Zn2,正极(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+ 2NH3 + H2O,(1)锌锰干电池,(2)碱性锌锰干电池,体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液改变为碱性，负极也由锌片改为锌粉。,1.干电池(一次性电池),(1)锌锰干电池,2、铅蓄电池（二次电池）,(2)碱性锌锰干电池,1.干电池

13、(一次性电池),(1)锌锰干电池,PbSO42-2e-PbSO4,PbO24HSO422e-PbSO42H2O,总电池反应(了解) : PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O,放电时：,2、铅蓄电池（二次电池）,(2)碱性锌锰干电池,1.干电池(一次性电池),(1)锌锰干电池,充电时 (了解) : 阴极(Pb)： PbSO4 2e- PbSO42- 阳极(PbO2) PbSO42H2O2e-PbO24HSO42 充电总反应: 2PbSO42H2O PbO2Pb2H2SO4,放电总反应:PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O,2、铅蓄电池（二次电池）,(2)碱性锌锰干电池,1.干电池

14、(一次性电池),(1)锌锰干电池,3、锂电池,锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。,2、铅蓄电池（二次电池）,(2)碱性锌锰干电池,1.干电池(一次性电池),(1)锌锰干电池,3、锂电池,4、新型燃料电池,工作时，燃料电池把还原剂、氧化剂物质不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。,氢氧燃料电池工作原理,4、新型燃料电池,氢氧燃料电池工作原理(酸性溶液),2H2O22H2O,(了解) : 2H2- 4e- = 4H+,(了解) : O2+4H+4e- =2H2O,4、新型燃料电池,氢氧燃料电池工作原理(碱性溶液),(了解) :

15、2H2+4OH4e-4H2O,(了解) : O22H2O 4e-4OH,2H2O22H2O,4、新型燃料电池,银锌电池（电解液: KOH溶液）,电极反应式(了解) : 负极（Zn）:Zn2OH2e-Zn(OH)2 正极（Ag2O）:Ag2OH2O2e-2Ag2OH 总反应式: ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2,练习 锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是( ) A、 Li是正极，电极反应为Li e- = Li+ B、 Li是负极，电极反应为Li e- = Li+ C、 MnO2是负极，电极反应为 MnO2 + e- = MnO2- D、 Li是负极，电极反应为Li 2e- = Li2+,B,练习 燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述