必修2_第二节_化学能与电能

1、2-2 化学能与电能,二次能源：一次能源经加工、转换得到的能源。,一次能源：直接从自然界取得的能源。,阅读教材P39 资料卡片,蒸汽,电能,指出下列哪些是二次能源？,一、化学能转化为电能,火力发电中能量是如何转化的呢？,燃烧,发电机,化学能,热能,机械能,电能,（2）若将Zn片,Cu片用一导线连接再浸在H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？,（1）将Zn片,Cu片分别平行插入H2SO4溶液中，各有什么现象？为什么？,H+在铜表面得到的电子是否为铜本身失去的？为什么？电子从哪来？,演示讨论,（3）导线间接一电流计有何现象产生？为什么？,1）电流计指针为什么会发生偏转？,2) 从能量变化的角度分析

2、这是一种什么装置？,问题探究,1、原电池： （1）定义：将化学能转变为电能的装置。,（2）反应本质：氧化还原反应,一、化学能转化为电能,（3）原电池组成：两极一液,负极： 正极： 电解质溶液,电子流出，发生失电子的氧化反应,电子流入，发生得电子的还原反应,（4）电子流动的方向如何？,负极流向正极,（5）电流流动的方向如何？,正极流向负极,（6）硫酸溶液中的阴、阳离子应该怎样运动？为什么？,阳离子向负极移动；阴离子向正极移动；原因：异种电荷相互吸引。 保证电解质溶液中“电荷守恒”。,原电池工作原理图示,外电路,内电路,外电路：电子由负极正极， 电流由正极负极。 内电路：阴离子移向负极， 阳离子移

3、向正极；,电子流向、电流流向：,负极,正极,小结,铜锌原电池原理动画,Zn-2e-=Zn2+,氧化反应,2H+2e-=H2,还原反应,负极,正极,总反应：,Zn + 2 H+ = Zn2+ + H2,电极反应,根据电极材料判断,负极: 较活泼的金属 正极: 较不活泼的金属或非金属导体,-,+,-,+,-,+,-,+,根据电子或电流流动方向判断（外电路）：,根据离子的定向移动方向（内电路）,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,根据电极反应判断,失电子的反应氧化反应负极 得电子的反应还原反应正极,根据现象判断,电极不断溶解：负极,有气泡冒出、有固体析出：正极,根据离子方程式判断,（负极）,（在正极

4、）,3.原电池正、负极的判断方法,1.如图所示,两电极一为碳棒,一为铁片,若电流表的指针发生偏转,且a极上有大量气泡生成,则以下叙述正确的是(),A.a为负极,是铁片,烧杯中的溶液为稀硫酸 B.b为负极,是铁片,烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 C.a为正极,是碳棒,烧杯中的溶液为稀硫酸 D.b为正极,是碳棒,烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 答案:C,C,H2SO4,（不可以）,（不可以）,（可以）,（不可以）,2、原电池的构成条件,1）两种活泼性不同的金属(或导电非金属) 作电极。,3）两极相连形成闭合回路。,2）电极材料均插到电解质溶液。 （负极在电解质溶液中能够输出电子。）,两极一液成回路,A,B,C

5、,D,E,练习1 下列哪些装置能构成原电池？,F,C,Fe,酒精J,3、原电池工作原理,在负极，物质失去电子发生氧化反应； 电子通过导体经外电路由负极传导至正极； 在正极，物质得到电子发生还原反应； 电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。,铜锌原电池原理动画,原电池工作原理图示,外电路,内电路,实践活动 自制电池水果电池。如下图：,4.原电池原理的应用,加快反应速率： （形成原电池反应，反应速率加快） 例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。 揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。 钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭

6、到腐蚀,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,因为X置换出Z,所以金属性,负极的金属较活泼,所以,判断金属活动性的强弱,一般说来: 活泼金属作负极,较不活泼的金属作正极,请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+设计成一个原电池。,1、电解液： 。 2、电极材料： 正极 ，负极 。 3、电极反应式 ： 负极: . 正极: .,1、电解液： 硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液 2、电极材料： 负极：铁， 正极：铜、石墨或比铁不活泼的其他金属,

7、Fe 2e - = Fe 2+ Cu2+ +2e - = Cu,制作化学电源,练习把A,B两种不同的未知活泼性的金属用导线连接后同时插入稀硫酸中,结果发现A金属上有气体产生,则下列说法正确的是( ) A. A为正极,A较活泼B. B为负极,B较活泼C. A上发生的是氧化反应D. A的质量减小,B,小结,化 学 能 与 电 能,间接：,直接：,装置,原电池,1.,构成原电池的条件是什么？,3.,原电池的工作原理是什么？,什么是原电池？,4.,2.,将化学能转变为电能的装置,原电池的正负极和电子流向如何判断？,化学能与电能,第二课时,复习回忆,1、简述原电池的工作原理；,氧化还原反应中，还原剂和氧

8、化剂之间通过外电路间接地进行电子转移： 在负极,物质失去电子发生氧化反应； 电子通过导体经外电路由负极传导至正极； 在正极,物质得到电子发生还原反应； 电解质溶液中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。,2、简述构成原电池必要条件；,（1）两个电极,（2）电解质溶液,（3）形成闭合回路,两极一液成回路,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

9、是 。,（1）产物为水，无污染 （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,二、常见的化学电池,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,另有黑色的MnO2粉末，吸收正极产生的H2，防止产生极化现象。,电极方程式：,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,随着用电器朝着小型化、多 功能化发展的要求，对电池的发 展也提出了小型化、多功能化发 展的要求。 体积小、性能

10、好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解质溶液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。,2、铅蓄电池（二次电池）,铅蓄电池: 电极：Pb为负极, PbO2为正极. 电解液: 30%的H2SO4溶液 电极反应式: 放电时：为原电池 负极(Pb) ：PbSO42-2e-PbSO4 正极(PbO2) PbO24HSO422e-PbSO42H2O 总电池反应:PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O 充电时：为电解池 阴极(Pb)： PbSO4 2e- PbSO42- 阳极(PbO2) PbSO42H2O2e-PbO24HSO4

11、2 总电解反应: 2PbSO42H2O PbO2Pb2H2SO4,通电,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。,4、新型燃料电池,燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，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,氢氧燃料电池 电极:Pt制作的惰性电极 反应原理: a.电解质溶液:KOH溶液 负极: 正极: 总反应： b.电解质溶液: HCl (盐酸) 负极 : 正极: 总反应：,2H2+4OH4e-4H2O,O22H2O 4e-4OH ,2H2O22H2O,2H2-4e-=4H+,O2+