化学2017年高考总复习第三单元第1课时化学能转化为电能化学电源(苏教版必修2)课件

1、第三单元第三单元 化学能与电能的转化化学能与电能的转化第第1 1课时课时 化学能转化为电能化学能转化为电能 化学电源化学电源1 1. .学生通过实验探究认识原电池的工作原理和原电池学生通过实验探究认识原电池的工作原理和原电池的构成条件，初步的构成条件，初步理解理解原电池的概念。原电池的概念。2 2. .学生通过对化学能转化为电能的学习，体验科学探学生通过对化学能转化为电能的学习，体验科学探究的过程究的过程。3 3. .学生通过探究化学能转化为电能的奥秘，提高学习学生通过探究化学能转化为电能的奥秘，提高学习化学的兴趣和热情，体验科学探究的艰辛与喜悦，感化学的兴趣和热情，体验科学探究的艰辛与喜悦，

2、感受化学世界的奇妙与和谐。受化学世界的奇妙与和谐。 英国有一位贵妇人因蛀牙补过一颗黄金假牙，后因车英国有一位贵妇人因蛀牙补过一颗黄金假牙，后因车祸又补了颗不锈钢假牙。从此出现头痛、失眠、心情烦躁祸又补了颗不锈钢假牙。从此出现头痛、失眠、心情烦躁等症状，四处求医总是找不到病因。这种痛苦的经历一直等症状，四处求医总是找不到病因。这种痛苦的经历一直持续了十年，直到有一次在上流社会的舞会上巧遇一位著持续了十年，直到有一次在上流社会的舞会上巧遇一位著名化学家，这位化学家帮她找到病因，才解除了病痛。名化学家，这位化学家帮她找到病因，才解除了病痛。让我们带着这两个疑问到下面的学习中去寻找答案吧！让我们带着这

3、两个疑问到下面的学习中去寻找答案吧！ 1780 1780年，意大利生物学家伽伐尼为给妻子看病，遵医年，意大利生物学家伽伐尼为给妻子看病，遵医嘱买了不少青蛙。当用金属解剖刀触动靠近铜盘的青蛙腿嘱买了不少青蛙。当用金属解剖刀触动靠近铜盘的青蛙腿皮时，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。皮时，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。活动与探究活动与探究实验现象实验现象结论结论 实验实验1 1 实验实验2 2 实验实验3 3 实验实验4 4ZnZn表面冒气泡，表面冒气泡，CuCu表面无明显的变化表面无明显的变化ZnZn表面冒气泡，表面冒气泡，CuCu表面无明显的变化表面无明显的变化ZnZn表面冒气泡，表面冒气泡，CuCu

4、表面也有气泡表面也有气泡ZnZn表面冒气泡，表面冒气泡，CuCu表表面也有气泡，指针发面也有气泡，指针发生了偏转生了偏转有电流产生有电流产生问题：为什么问题：为什么CuCu表表面也冒气泡呢？后面也冒气泡呢？后面我们再解释面我们再解释深入探究深入探究探究探究1 1：若将两块锌片用导线相连插入盛有：若将两块锌片用导线相连插入盛有稀硫酸的烧杯里，将观察到什么现象？稀硫酸的烧杯里，将观察到什么现象？结论：结论：ZnZn的表面冒气泡，但电流表的指针的表面冒气泡，但电流表的指针不偏转不偏转现象：现象：无电流产生无电流产生探究探究2 2：若将原装置中的铜片换成石：若将原装置中的铜片换成石墨棒，现象又将如何呢

5、？墨棒，现象又将如何呢？现象：现象：ZnZn、C C的表面冒气泡，电流表的表面冒气泡，电流表的指针有偏转的指针有偏转结论：结论：有电流产生有电流产生探究探究3 3：若将原装置中的锌片换成：若将原装置中的锌片换成石墨棒，又有何现象？石墨棒，又有何现象？现象：现象：CuCu、C C的表面无气泡，电流表的指针的表面无气泡，电流表的指针无偏转无偏转结论：结论：无电流产生无电流产生负极负极正极正极Zn-2e-=Zn2+2H+ +2e-=H2还原剂还原剂(Zn)失去电失去电子，发生氧化反应子，发生氧化反应氧化剂氧化剂(H+)在铜在铜极上得到电子，极上得到电子，发生还原反应发生还原反应还原剂失去的电还原剂失

6、去的电子从锌极流出子从锌极流出流入铜极流入铜极.经外电路经外电路Zn2+H+SO42-电流方向电流方向装置中电流方向、正装置中电流方向、正负电极、电子流动方负电极、电子流动方向、电极上的反应情向、电极上的反应情况分析况分析 思考思考:化学能是如何转变成电能的呢？化学能是如何转变成电能的呢？思考思考:构成原电池的构成原电池的条件有哪些呢？条件有哪些呢？归纳整理归纳整理2.2.形成原电池的条件：形成原电池的条件：(1) (1) 有自发发生的氧化还原反应有自发发生的氧化还原反应(2) (2) 有两个活泼性不同的电极有两个活泼性不同的电极(3) (3) 有电解质溶液有电解质溶液(4) (4) 形成闭合

7、电路形成闭合电路 1.1.定义：我们把将化学能转变为电能的装置称为原电池。定义：我们把将化学能转变为电能的装置称为原电池。小组讨论小组讨论 问题：根据前面所学的知识，我们知道问题：根据前面所学的知识，我们知道ZnZn失去的电子失去的电子给了给了CuCu，好像，好像ZnZn表面应该没有气泡的嘛。为什么实验中表面应该没有气泡的嘛。为什么实验中ZnZn表面也冒气泡呢？提示：实验用的表面也冒气泡呢？提示：实验用的ZnZn不纯，表面看到黑色不纯，表面看到黑色的物质是石墨。的物质是石墨。结论结论:锌表面也形成了原电池锌表面也形成了原电池原电池反应的实质是自发的氧化还原反应。原电池反应的实质是自发的氧化还原

8、反应。 Zn - 2e Zn - 2e- - =Zn=Zn2+2+负极：氧化反应，价升高，失去电子负极：氧化反应，价升高，失去电子 得失电子守恒得失电子守恒总的方程式：总的方程式：2H2H+ +Zn = Zn+Zn = Zn2+2+ + H + H2 2正极：还原反应，价降低，得到电子正极：还原反应，价降低，得到电子2H2H+ + + 2e+ 2e- -=H=H2 2电极反应的规律和电极反应式书写：电极反应的规律和电极反应式书写：交流与讨论交流与讨论在一块表面无锈的铁片上滴一大滴含酚酞的食盐水，放在一块表面无锈的铁片上滴一大滴含酚酞的食盐水，放置一段时间后可以看到液滴周围逐渐呈现红色，并慢慢置

9、一段时间后可以看到液滴周围逐渐呈现红色，并慢慢形成褐色的锈斑。试说明产生此现象的原因。形成褐色的锈斑。试说明产生此现象的原因。形成了铁形成了铁- -碳原电池碳原电池普通锌锰电池普通锌锰电池碱性电池碱性电池 镍镍镉镉电电池池小型高性能燃料电池小型高性能燃料电池 锂离子电池锂离子电池 镍氢电池镍氢电池 干电池干电池负极（锌筒）负极（锌筒）Zn-2eZn-2e- - =Zn=Zn2+2+正极（石墨）正极（石墨）2MnO2MnO2 2+2NH+2NH4 4+ + +2e+2e- - =2MnO(OH)+2NH=2MnO(OH)+2NH3 3总反应：总反应：Zn+ 2MnOZn+ 2MnO2 2+2NH

10、+2NH4 4+ + = Zn= Zn2+2+ 2MnO(OH)+2NH+ 2MnO(OH)+2NH3 3资资 料：料： 银锌原电池是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣，故称银锌原电池是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣，故称纽扣电池。盒内一端填充氧化银和石墨组成的活性材料，另纽扣电池。盒内一端填充氧化银和石墨组成的活性材料，另一端填充锌汞合金组成的活性材料。电极反应如下：一端填充锌汞合金组成的活性材料。电极反应如下： 锌：锌：Zn + 2OHZn + 2OH- - - 2e- 2e- - = ZnO+H= ZnO+H2 2O O 氧化银：氧化银：AgAg2 2O + HO + H2 2O + 2eO

11、 + 2e- - = 2Ag + 2OH= 2Ag + 2OH- -锌是锌是 极，发生极，发生 反应；反应；氧化银是氧化银是 极，发生极，发生 反应。反应。总反应为：总反应为： .负负氧氧 化化正正还还 原原Zn+AgZn+Ag2 2O=ZnO+2AgO=ZnO+2Ag铅蓄电池铅蓄电池1.1.电极材料及原料电极材料及原料2.2.电解质溶液电解质溶液3.3.电极反应式：电极反应式：正极：正极：PbOPbO2 2 负极：负极：PbPbH H2 2SOSO4 4溶液溶液负极（负极（PbPb）:Pb-2e:Pb-2e- -+SO+SO4 4 2 2 - -=PbSO=PbSO4 4Pb+PbOPb+P

12、bO2 2 +2H+2H2 2SOSO4 4 =2PbSO=2PbSO4 4+2H+2H2 2O O正极（正极（PbOPbO2 2）:PbO:PbO2 2+4H+4H+ +SO+SO4 42 2 - -+ 2e+ 2e- - =PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2O O总反应：总反应：4.4.优点优点5.5.应用领域应用领域电压稳定，使用方便、安全、可靠，可以循环使用电压稳定，使用方便、安全、可靠，可以循环使用广泛用于国防、科研、交通、生产和生活广泛用于国防、科研、交通、生产和生活1.1.电极材料及原料电极材料及原料2.2.电解质溶液电解质溶液3.3.优点优点4.4.应用领域应用领域锂电

13、池锂电池摩托罗拉摩托罗拉6188/62886188/6288原原装锂电池装锂电池正极：金属氧化物正极：金属氧化物 负极：锂负极：锂使用寿命长，质量轻、电压高、工作效率高、使用寿命长，质量轻、电压高、工作效率高、体积小体积小有机溶剂有机溶剂电脑、照相机、手表、心脏起搏器电脑、照相机、手表、心脏起搏器索尼数索尼数码相机码相机锂电池锂电池新型燃料电池新型燃料电池1.1.氢氧燃料电池氢氧燃料电池2020世纪世纪6060年代应用于美国载人飞船，年代应用于美国载人飞船，也曾用于叉车、牵引车等。也曾用于叉车、牵引车等。燃料电池是继水燃料电池是继水力、火力、核能力、火力、核能发电之后的第四发电之后的第四类发电

14、类发电化学能化学能发电发电负极：负极： 2H2H2 2 +4OH +4OH- -4e-4e- -=4H=4H2 2O O正极：正极： O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -2H2 + O2 = 2H2O4e-燃料电池的反应方程式：燃料电池的反应方程式：H H2 2燃料电池燃料电池 把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的为电能的“能量转换器能量转换器”2H2H2 2 + O+ O2 2 = 2H= 2H2 2O O氢氧燃料电池氢氧燃料电池 常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝空气燃空气燃

15、料电池、熔融盐燃料电池等料电池、熔融盐燃料电池等优点：优点：效率高、无污染，装置可持续使用效率高、无污染，装置可持续使用多孔性金属电极，具有催化性能多孔性金属电极，具有催化性能2.2.磷酸型燃料电池磷酸型燃料电池 以磷酸为电解质，利用廉价的碳材料为骨架。除以磷酸为电解质，利用廉价的碳材料为骨架。除了以氢气为燃料外，还可使用甲醇、天然气、城市煤了以氢气为燃料外，还可使用甲醇、天然气、城市煤气等低廉燃料，是目前最成熟的燃料电池。气等低廉燃料，是目前最成熟的燃料电池。 目前世界上大容量的燃料电池发电厂，都使用磷目前世界上大容量的燃料电池发电厂，都使用磷酸型燃料电池。如东京电能公司经营的酸型燃料电池。

16、如东京电能公司经营的11MW11MW美日合作美日合作磷酸型燃料电池发电厂。磷酸型燃料电池发电厂。3.3.海水电池海水电池19911991年，我国首创以铝年，我国首创以铝- -空气空气- -海水为能源的新型电池，用海水为能源的新型电池，用作航海标志灯。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空作航海标志灯。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。这种海水电池的能量比这种海水电池的能量比“干电池干电池”高高20205050倍。倍。电极反应式为：电极反应式为：负极：负极：正极：正极：电池总反应：电池总反应：4Al-12e4Al-12e- -

17、=4Al=4Al3+3+3O3O2 2+ 6H+ 6H2 2O +12eO +12e- - = 12OH = 12OH - -4Al+3O4Al+3O2 2+ 6H+ 6H2 2O = 4Al(OH)O = 4Al(OH)3 3 回应故事情境回应故事情境 思考：思考：1.1.开始上课时讲的故事中贵妇人经常头痛的原因是什么？开始上课时讲的故事中贵妇人经常头痛的原因是什么？如何医治？如何医治？2.2.伽伐尼青蛙抽搐实验的原因是什么？伽伐尼青蛙抽搐实验的原因是什么？都是形成了原电池都是形成了原电池原电池的原理原电池的原理氢氧燃料电池氢氧燃料电池形成原电池的条件形成原电池的条件有自发的氧化还原反应有自

18、发的氧化还原反应形成完整闭合回路形成完整闭合回路有两个活泼性不同的电极有两个活泼性不同的电极化学电源化学电源电解质溶液电解质溶液磷酸型燃料电池磷酸型燃料电池海水电池海水电池1.1.如下图所示的装置能够组成原电池且产生电流的是如下图所示的装置能够组成原电池且产生电流的是（ ）G GG GG GG G稀硫酸稀硫酸A A稀硫酸稀硫酸B B硫酸铜溶液硫酸铜溶液C C乙醇水溶液乙醇水溶液D D铜铜银银铜铜锌锌铜铜锌锌锌锌铜铜BCBC2.2.把把a a、b b、c c、d d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若相连组成原电池。若a a、b b相连时，相连时，a a为负极；为负极；c c、d d相连相连时，外电路的电流由时，外电路的电流由d d到到c c；a a、c c相连时，相连时，c c极上产生大量极上产生大量气泡；气泡；b b、d d相连时，相连时，d d极逐渐溶解，则四种金属的活动性极逐渐溶解，则四种金属的活动性由强到弱的顺序为（由强到弱的顺序为（ ）A.abcd B.acdb A.abcd B.acdb C.cadb D.bdcaC.cadb D.bdcaB B3.3.下列烧杯中盛的都是稀硫酸，其中在铜电极能产生气下列烧杯中盛的都是