化学必修2化学能与电能(赛教获奖课件)

1、 病病 例例 分分 析析一位年轻的化学家来看望格林太太，并为格林太太揭开了病因。一位年轻的化学家来看望格林太太，并为格林太太揭开了病因。化学家发现了什么？你能为格林太太开个药方吗？化学家发现了什么？你能为格林太太开个药方吗？第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量第二节第二节 化学能与电能化学能与电能 （第一课时）（第一课时）一一.一次能源和二次能源一次能源和二次能源一次能源是指直接从自然界获得就可利用的能一次能源是指直接从自然界获得就可利用的能源源二次能源是指经过加工转换得到的能源二次能源是指经过加工转换得到的能源 化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电电能能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机

2、二二.火力发电的原理火力发电的原理化学本质分析化学本质分析氧化还原反应氧化还原反应火力发电火力发电将化学能经一系列能量转化为电能将化学能经一系列能量转化为电能旧键断裂和新键形成、体系能量变化旧键断裂和新键形成、体系能量变化稀硫酸稀硫酸ZnCu将一Zn片、Cu片平行插入稀硫酸中，有什么现象？写出有关反应的离子方程式。Zn + 2H+ = Zn2+H2稀硫酸稀硫酸ZnCu将Zn片、Cu片上端连接插入稀硫酸中，有什么现象？Cu片上有气体逸出片上有气体逸出稀硫酸稀硫酸ZnCu将Cu和Zn以导线连接起来，并在导线中间添加一电流表，然后将其放入稀硫酸中。又会观察到什么实验现象呢？稀硫酸稀硫酸ZnCu现象现

3、象(1)电流表指针有偏转电流表指针有偏转(2)铜片上有气泡产生铜片上有气泡产生(3)锌片不断溶解锌片不断溶解稀硫酸ZnCuH+SO42-SO42-H+H+H+e-e-e-e-稀硫酸稀硫酸ZnCuZn2+e-e-H+H+稀硫酸稀硫酸ZnCuZn2+e-e-H+H+Zn2e-=Zn2+总反应：总反应：2H+2e-=H2Zn+2H+=Zn2+H2锌片：氧化反应锌片：氧化反应实验装置中的化学反应：实验装置中的化学反应：铜片：还原反应铜片：还原反应一、原电池一、原电池1 1、定义、定义: :把把化学能化学能转变为转变为电能电能的的装置装置. .AZnCuSO42H+H+稀硫酸稀硫酸现象现象(1)电流表指

4、针没有偏转电流表指针没有偏转ZnZn把实验探究三中的铜片换把实验探究三中的铜片换成锌片，使两个电极材料成锌片，使两个电极材料相同，会观察到什么实验相同，会观察到什么实验现象呢？现象呢？(2)锌片上有气体逸出，且锌锌片上有气体逸出，且锌片不断溶解片不断溶解75%酒精酒精ZnCu现象现象电流表指针没有偏转电流表指针没有偏转把实验探究三烧杯里的把实验探究三烧杯里的硫酸换成硫酸换成75%酒精，实酒精，实验现象会是怎样的呢？验现象会是怎样的呢？稀硫酸稀硫酸ZnCu现象现象电流表指针没有偏转电流表指针没有偏转实验探究三中把串联着实验探究三中把串联着电流表的锌片与铜片分电流表的锌片与铜片分别放到两支盛有稀硫

5、酸别放到两支盛有稀硫酸的烧杯里，实验现象会的烧杯里，实验现象会是怎样的呢？是怎样的呢？2 2、归纳总结原电池的构成条件：、归纳总结原电池的构成条件：(1)(1)活泼性不同的两种金属活泼性不同的两种金属 ( (或金属与非金属导体或金属与非金属导体) )做电极做电极(3)(3)形成闭合回路形成闭合回路(2)(2)电解质溶液电解质溶液(4)(4)自发的氧化还原反应自发的氧化还原反应练习练习1：下列图片可构成原电池的是：下列图片可构成原电池的是稀硫酸稀硫酸CuCu（A）（B）稀硫酸稀硫酸ZnC稀硫酸稀硫酸ZnZn（C）硫酸铜溶液硫酸铜溶液ZnCu酒精酒精ZnCu（D）（E）稀硫酸稀硫酸稀硫酸稀硫酸Cu

6、Zn（G）（F）稀硫酸稀硫酸ZnCu3 3、原电池中电极的名称、原电池中电极的名称电子流入的电极电子流入的电极，通常是不活泼金，通常是不活泼金属或石墨电极。该级上发生还原反应。属或石墨电极。该级上发生还原反应。电子流出的电极电子流出的电极，通常是活泼金属。该，通常是活泼金属。该级上发生氧化反应。级上发生氧化反应。正极：正极：负极：负极：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）Zn片：片： Zn 2e- = Zn2+Cu片：片：2H+2e- = H2 （铜片在这里起（铜片在这里起传导电子传导电子的作用）的作用）(1)电极反应式：电极反应式：Zn+HZn+H2 2SOSO4 4=ZnSO=

7、ZnSO4 4+H+H2 2电极反应总式：电极反应总式： 4 4 工作原理工作原理( (ZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4原电池原电池) )：“负极出电子，电子回正极负极出电子，电子回正极”(2)(2)、原电池化学反应本质、原电池化学反应本质：氧化还原反应氧化还原反应 外电路：电子由负极流向正极， 电流由正极流向负极内电路：阴离子移向负极，阳离 子移向正极，e(3)电荷流向电流流向：电荷流向电流流向：负极负极正极正极由于金与铁（钢的主要成分）由于金与铁（钢的主要成分）是是活动性不同活动性不同的两种金属，的两种金属，唾液中含有电解质，故构成唾液中含有电解质，故构成了了原电池原电池，产生了

8、，产生了微小的电微小的电流流，使得格林太太头痛，因，使得格林太太头痛，因此必须换掉其中的一颗假牙。此必须换掉其中的一颗假牙。你找到格林太太的病因了吗？你找到格林太太的病因了吗？你能为她开一个药方吗？你能为她开一个药方吗？5 5、原电池中电极反应式的书写：、原电池中电极反应式的书写：电子流入的电极电子流入的电极，通常是不活泼金，通常是不活泼金属或石墨电极。该级上发生还原反应。属或石墨电极。该级上发生还原反应。表示正极反应的式子叫做正极反应式。表示正极反应的式子叫做正极反应式。电子流出的电极电子流出的电极，通常是活泼金属。该，通常是活泼金属。该级上发生氧化反应。表示负极反应的式级上发生氧化反应。表

9、示负极反应的式子叫做负极反应式。子叫做负极反应式。正极：正极：负极：负极：电池中的整个氧化还原反应，电池中的整个氧化还原反应，它是两个电极反应式之和。它是两个电极反应式之和。电池的总反应式：电池的总反应式：Cu-ZnCu-Zn原电池正负极的判定及有关化原电池正负极的判定及有关化学反应式：学反应式：负极：负极：正极：正极：总反应式：总反应式：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）锌片锌片:铜片铜片:Zn2e-=Zn2+2H+2e-=H2Zn+2H+=Zn2+H2练习：写出电极反应式和总反应式CuCl2Zn C正极 ：负极 ：(C)(Zn)Zn 2e - = Zn2+ （氧化反应）Cu2

10、+ + 2e - = Cu（还原反应）总反应： Zn+Cu2+=Zn2+Cu AgNO3 Fe Cu正极 ：负极 ：(Cu)(Fe)2Ag+ + 2e - = Ag （还原反应）总反应： Fe+2Ag+=Fe2+2Ag Fe 2e - = Fe2+ （氧化反应）练习练习2：下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是哪个？写出在铜电极上能产生气泡的是哪个？写出电极反应及总反应。电极反应及总反应。6、原电池的正负极的判断方法、原电池的正负极的判断方法 微观判断微观判断（根据电子流动方向（根据电子流动方向）电子流出的极电子流出的极电子流入的极电子流入的极负极负极

11、正极正极较活泼的电极材料较活泼的电极材料较不活泼的电极材料较不活泼的电极材料 质量增加的电极质量增加的电极工作后工作后 质量减少的电极质量减少的电极负极负极正极正极正极正极负极负极工作后，有气泡冒出的电极为正极工作后，有气泡冒出的电极为正极发生氧化反应的极发生氧化反应的极发生还原反应的极发生还原反应的极宏观判断宏观判断：根据电极材料根据电极材料根据原电池电极发生根据原电池电极发生的反应的反应根据电极增重还是减重根据电极增重还是减重根据电极有气泡冒出：根据电极有气泡冒出：负极负极正极正极指出下列原电池的正负极.练习：正极：负极：H2SO4Mg AlNaOHMg Al浓HNO3 Al Cu判断下列

12、原电池的正负极？AlMgMgAlAlCu(金属活泼性)(Mg不与NaOH反应)(Al发生钝化)1. 把把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，相连时，a为负极；为负极；c、d相连时，电流由相连时，电流由d到到c；a、c相相连时，连时，c极上产生大量气泡，极上产生大量气泡，b、d相连时，相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为序由强到弱的为 ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a 练习B(3)设计原电池

13、设计原电池在设计原电池时，若给出的是离子反应方程式，在设计原电池时，若给出的是离子反应方程式，如：如：2Fe3+Cu = Cu2+2Fe2 1 1、电解液：硫酸、电解液：硫酸铁铁、氯化、氯化铁铁、硝酸、硝酸铁铁等可溶等可溶性铜盐溶液性铜盐溶液 2 2、电极材料：、电极材料： 负极：负极：铜铜正极：石墨或比正极：石墨或比铜铜不活泼的其他金属不活泼的其他金属3、电极反应式、电极反应式 负极：负极： Cu - 2e - = Cu 2+ 正极：正极：2Fe3+ + 2e - = 2 Fe2+三、常见的化学电池三、常见的化学电池1.干电池干电池(一次性电池一次性电池)电极电极: :ZnZn为负极为负极,

14、 ,碳棒为正极碳棒为正极电解液电解液：NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和淀粉糊和淀粉糊 另有黑色的另有黑色的MnOMnO2 2粉末，粉末，吸收正极产生的吸收正极产生的H H2.2.电极方程式：电极方程式：负极负极(Zn):(Zn):ZnZn2e2e- -ZnZn2 2正极正极(C)(C)：2MnO2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4+ + + 2e + 2e- -= Mn= Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O缺点：使用寿命短，易泄露缺点：使用寿命短，易泄露 锌-锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质泄露出来，对电

15、器腐蚀。 为了防止泄露，在外壳套上金属筒或塑料筒，制成防漏电池。 为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质池内的电解质 换成湿的换成湿的 ，制成了制成了 电池。电池。 P42【思考与交流思考与交流】为什么锌锰干电池放置过久会失效？为什么锌锰干电池放置过久会失效？ NH4ClKOH 碱性锌锰碱性锌锰负极：负极：Zn +OH- 2e- = Zn(OH)22）碱性干电池）碱性干电池 碱性电池碱性电池是个人是个人音响音响、照相机照相机等地首选等地首选电源电源。碱性电池碱性电池 电解液电解液:酸性酸性 NH4Cl碱性碱性KOH（离子导电性更好）（离子导电性

16、更好）负极：锌片负极：锌片锌粉（反应面积成锌粉（反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高）倍增长，使放电电流大幅度提高）优点：优点：能量储存时间有所提能量储存时间有所提高，不易泄露高，不易泄露正极（正极（MnO2）：）：2MnO2 + 2H2O + 2 e- = 2MnO(OH) + 2OH-2MnO2 + 2H2O = + 2MnO(OH) 2下列有关电池叙述正确的是下列有关电池叙述正确的是A水果电池是高效环保的家用电池水果电池是高效环保的家用电池 B锌锰干电池是一种常用的二次电池锌锰干电池是一种常用的二次电池C锌锰干电池碳棒是负极，锌片是正极锌锰干电池碳棒是负极，锌片是正极D锌锰干电池工作一

17、段时间后锌外壳逐渐变薄锌锰干电池工作一段时间后锌外壳逐渐变薄D2 2、充电电池、充电电池（手机专用电池手机专用电池摄像机专用电池摄像机专用电池笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池化学能化学能放电放电充电充电电能电能用途：用途：目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池，它还广泛用于国防、生产、生活蓄电池，它还广泛用于国防、生产、生活等领域。等领域。（1）铅蓄电池）铅蓄电池特点：特点：铅蓄电池的电压稳定，使用方便安全可靠，可再铅蓄电池的电压稳定，使用方便安全可靠，可再次充电使用。次充电使用。铅蓄电池铅蓄电池铅蓄电池负极？（PbPb)正极？总反应：电解质？电解质？ (PbO

18、2)H2SO4CdNiO(OH)KOH具有残留性记忆，可重复使用具有残留性记忆，可重复使用500次以上，体积小；次以上，体积小；但但镉有致癌作用镉有致癌作用,如不回收，会产生严重污染如不回收，会产生严重污染广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等电动剃须刀等镍镍镉镉电电池池镉有致癌作用，有被镉有致癌作用，有被镍氢电池镍氢电池取代的趋势。取代的趋势。 锂电池（有机溶剂电解液） 负极：Li - e- = Li+ 正极：其他导体特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。用途：用途：笔记本电脑专用电池

19、笔记本电脑专用电池 电池中含有大量的电池中含有大量的重金重金属属如锌、铅、镉、汞、锰等。如锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节纽扣电池据专家测试，一节纽扣电池能污染能污染6060万升水；一节一号万升水；一节一号电池烂在地里，能使一平方电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值。若米的土地失去利用价值。若将废旧电池混入生活垃圾一将废旧电池混入生活垃圾一起填埋，渗出的重金属物质起填埋，渗出的重金属物质就会渗透土壤、污染地下水，就会渗透土壤、污染地下水，进而进入鱼类、农作物等，进而进入鱼类、农作物等，破坏人类的生存环境，间接破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康，有的还威胁到人类的健康，有的还

20、能致癌。所以我们不要乱扔能致癌。所以我们不要乱扔电池，要及时回收。电池，要及时回收。 废旧电池的回收利用废旧电池的回收利用3 3、燃料电池、燃料电池高效、环境友好的化学电池高效、环境友好的化学电池1）H2和和O2的燃料电池的燃料电池2）CH4和和O2的燃料电池的燃料电池小型高性能燃料小型高性能燃料电池电池 氢氧燃料电池工作原理：氢氧燃料电池工作原理：总反应：2H2 + O2 =2H2 O 与其它电池区别：反应物不是储存在电池内。与其它电池区别：反应物不是储存在电池内。用途：航天、军事通讯、电视中继站等领域航天、军事通讯、电视中继站等领域 燃料电池负极H2： 2 2H2-4e- =4H+ 正极O

21、2：O O2+2+2H2O +4e- =4OH- 介质介质电池反应：电池反应： 2H2 + = 2H2O 酸性酸性（H2SO4）负极负极正极正极碱性碱性（KOH）（记这个记这个）负极负极正极正极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4e- + 4H+ = 4H2O2H2 - 4e- +4OH- = 4H2O O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-一定要会判断：酸性有一定要会判断：酸性有H+ (肯定没肯定没OH- ）；）； 碱性有碱性有OH- (肯定没肯定没 H+ ）甲烷氧气燃料电池甲烷氧气燃料电池该电池用铂片插入该电池用铂片插入KOH溶液中作电极，在两极溶液中作电极，在两极上分别通甲

22、烷和氧气上分别通甲烷和氧气 负极：负极： 正极：正极：放电总反应式：放电总反应式：CH4+10OH- -8e- = CO32- + 7H2O2O2+4H2O+8e-= 8OH-CH4+ 2O2+2KOH =K2CO3 +3H2O3.下列电池中不属于二次电池的是下列电池中不属于二次电池的是 ( )A.碱性锌锰电池碱性锌锰电池 B.铅蓄电池铅蓄电池 C.镍镉电池镍镉电池 D.锂离子电池锂离子电池4.随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是( ) A.利用电池外壳的金属材料

23、利用电池外壳的金属材料B.防止电池中汞防止电池中汞.镉和铅等重金属离子对土壤和水镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染源的污染C.不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D.回收其中石墨电极回收其中石墨电极BA5.据报道，锌电池可能取代目前广泛应用的铅蓄电池，据报道，锌电池可能取代目前广泛应用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为：应为：2Zn+O22ZnO，原料为锌粒，原料为锌粒.电解质和空气，电解质和空气，则下列叙述正确的是则下列叙述正确的是( ) A.锌为正极，空气进入负极反应锌为正极，空气进入

24、负极反应 B.负极反应为负极反应为Zn2e-Zn2+ C.正极发生氧化反应正极发生氧化反应 D.电解液肯定不是强酸电解液肯定不是强酸BD6.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受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池的总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是下列说法正确的是（ ） A、 Li是正极，电极反应为是正极，电极反应为Li e- = Li+ B、 Li是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li e- = Li+ C、 Li是负极，电极反应为是

25、负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2 D、 Li是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li 2e- = Li2+8下列化学电池不易造成环境污染的是下列化学电池不易造成环境污染的是 A氢氧燃料电池氢氧燃料电池 B锌锰电池锌锰电池 C镍镉电池镍镉电池 D铅蓄电池铅蓄电池A9 9：19691969年美国年美国“阿波罗阿波罗1111号号”登月登月成功。飞船上使用的氢氧燃料电池成功。飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。表面放电。1 1、a a是是 极，极， b b是是 极极2、外电路电子流向：、外电路电子流向：KOH溶液溶液H2O2H2Oa b负负正正 ab10.已知空气已知空气-锌电池的电极反应为：锌电池的电极反应为： 锌片：锌片：Zn+2OH-