第二章第二节化学能与电能

第二章第二节化学能与电能第1页，课件共55页，创作于2023年2月一、能源1、定义：能源就是能提供能量的资源，包括化石燃料（煤、石油、天然气）、氢能、地热能、太阳能、风能、流水、潮汐以及柴草等1)、不可再生能源：经过亿万年形成的短期内无法恢复的能源煤、石油、天然气2)、可再生能源：可持续再生，永远利用的能源太阳能、风能、水能、地热能、海洋能和生物质能等2、根据性质分类第2页，课件共55页，创作于2023年2月一次能源：从自然界中直接取得的能源．如:煤,石油,天然气、流水、风能、太阳能等二次能源：经一次能源加工转移得到的能源如电能、蒸汽、氢能、沼气、水煤气。3、根据转换过程分类下列属于一次能源的是：属于二次能源的是：属于新能源的是：A、风能B、电能C、氢能D、阳光E、天然气ADEBCACD新能源的特点资源丰富，可以再生，没有污染或很少污染例：太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能等第3页，课件共55页，创作于2023年2月化学能燃烧蒸汽发电机1、火力发电工作原理热能机械能电能二、化学能转化为电能化石燃料第4页，课件共55页，创作于2023年2月

离子方程式思考问题寻找答案你对问题２的想法稀H2SO4ZnCu锌表面有气泡产生，铜表面无明显现象1.反应中，哪种物质失电子，哪种物质得电子演示探究实验现象用导线将锌表面的电子引出来Zn+2H+=Zn2++H2↑２.什么方法可使Zn与H+分开，不让H+直接在Zn表面得电子？第5页，课件共55页，创作于2023年2月

离子方程式思考问题寻找答案组内交流列出想法演示探究实验现象Cu起传导电子的作用。Zn+2H+=Zn2++H2↑稀H2SO4ZnCu大量气泡从铜片逸出，锌片部分溶解1.H+得到的电子是Cu失去的吗？Cu起什么作用？2.你怎样才能知道导线中有电子通过？3.你认为这个过程能量是如何转化的？可用电流表测电流及方向。化学能直接转化为电能第6页，课件共55页，创作于2023年2月第7页，课件共55页，创作于2023年2月现象：1.锌片表面有气泡，较慢，锌片不断溶解，铜片表面无现象。2.当铜丝与锌片连接后:铜片表面有气泡放出，放出气泡的速率明显加快，锌片溶解。稀H2SO4ZnCu【探究实验1】第8页，课件共55页，创作于2023年2月2、原电池1）概念:化学能转变为电能的装置电极材料电极反应式反应类型电极Zn片Cu片总的离子反应方程式Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑Zn+2H+=Zn2++H2↑负极正极还原反应氧化反应ZnCu稀H2SO4↑2）原电池工作原理Cu起传导电子的作用。第9页，课件共55页，创作于2023年2月3）电子流向与电流方向：电子流向：负极失电子，负极→导线→正极，在正极表面的氧化剂得电子电流方向：与带负电粒子移动方向相反，与带正电粒子移动方向相同外电路：正极→导线→负极内电路：负极→电解质溶液→正极（原电池内部电解质溶液只有离子的移动）阳离子移向正极，阴离子移向负极ZnCu稀H2SO4↑Cu起传导电子的作用。第10页，课件共55页，创作于2023年2月化学能与电能第二课时第11页，课件共55页，创作于2023年2月请你当医生第12页，课件共55页，创作于2023年2月你知道什么原因吗？第13页，课件共55页，创作于2023年2月形成条件一：要有活泼性不同的两个电极（或一种是能导电的非金属单质）形成条件二：电极需放入电解质溶液中第14页，课件共55页，创作于2023年2月形成条件三：必须形成闭合回路ZnCu稀H2SO4↑CCu稀H2SO4↑本质条件：能自发进行氧化还原反应第15页，课件共55页，创作于2023年2月（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质）作电极（2）电极材料均插入电解质溶液中。（3）两极相连形成闭合电路。（4）内部条件：能自发进行氧化还原反应

4）构成原电池的条件第16页，课件共55页，创作于2023年2月分析下列装置说说能否形成原电池？能够成的指出正负极，电子移动方向，并说出反应类型AZnCH2SO4AZnCu酒精ZnH2SO4ACuH2SO4**************************************************************************************************************************************************************************AZnZnH2SO4ZnCuH2SO4①②

③④⑥

ACCuHCl⑤⑦×××××√√第17页，课件共55页，创作于2023年2月1、下列三个装置中，导线中的电子由左边一极流向右边一极的是（）稀H2SO4ZnZn(A)稀H2SO4CuZn(B)稀H2SO4ZnC(C)C习题一第18页，课件共55页，创作于2023年2月AlMgNaOH溶液AlMg稀硫酸请分别判断下列装置是否能构成原电池，并说出理由。是原电池的指出正负极。【思考与交流】－＋－＋注：物质的氧化还原性与物质本身的性质有关，还与温度、介质有关。因此原电池电极的确定不仅与电极材料有关，还与电解质溶液有关2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－+3H2↑第19页，课件共55页，创作于2023年2月浓硝酸FeCu稀硫酸FeCu请分别判断下列装置是否能构成原电池，并说出理由。是原电池的指出正负极。【思考与交流】－＋－＋第20页，课件共55页，创作于2023年2月5）原电池的正负极的判断方法微观判断：根据电子、离子移动或电流方向宏观判断：①根据电极材料②根据原电池电极发生的反应③根据电极反应现象：减轻一极为负极电极增重或有气泡冒出一极为正极通常活泼性强的金属为负极除Fe或Al与Cu及浓硝酸；Mg、Al与NaOH溶液外负极失e-发生氧化反应，正极得e-发生还原反应第21页，课件共55页，创作于2023年2月例：如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组（）A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4

B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液GCABD习题一第22页，课件共55页，创作于2023年2月6）电极反应方程式的书写负极（锌片）：Zn－2e-=Zn2+正极（铜片）：Cu2++2e-=Cu总反应:

Zn+Cu2+=Zn2++Cu负极：较活泼金属（M）失电子氧化反应：M-ne-=Mn+正极：氧化剂得电子

还原反应：Am++me-=A正极+负极=总反应一般书写步骤：①根据材料找准正负极②分析总反应离子方程式，找出氧化反应、还原反应第23页，课件共55页，创作于2023年2月化学能与电能第三课时第24页，课件共55页，创作于2023年2月1）Cu—Zn与CuCl2溶液2）Cu—石墨与FeCl3溶液3）Fe—Cu与浓硝酸4）Mg—Al与NaOH溶液随堂练习写出下列原电池的电极反应、总反应一般书写步骤：①根据材料找准正负极②分析总反应方程式，找出氧化反应(负极)、还原反应（正极）比较复杂的灵活运用：正极+负极=总反应第25页，课件共55页，创作于2023年2月练习3:Cu、Fe作两极，浓硝酸作电解质溶液的原电池中：①.Cu作____极,②.Fe作____极电极反应式是：负极____________正极_________________________总反应式是：___________________________负正Cu-2e-=Cu2+

2NO3-+4H++2e-=2NO2↑+2H2OCu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O第26页，课件共55页，创作于2023年2月负极：2Al+8OH--6e-=2AlO2-+4H2OMgAlANaOH溶液总反应：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑正极：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-第27页，课件共55页，创作于2023年2月1、根据材料找准电极并判断反应类型2、根据两极反应及介质判断生成物：考虑后续反应，判断生成物3、计算电子转移数4、三守恒定律配平电极反应式5、灵活运用总反应及各电极反应的关系5）电极反应方程式的书写第28页，课件共55页，创作于2023年2月1、普通锌锰干电池(一)干电池(一次电池)二、发展中的化学电源负极：_______正极：______电解质：_______ZnNH4Cl普通锌锰干电池缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液碱性锌-锰干电池：电解质：KOH碳棒第29页，课件共55页，创作于2023年2月(二）充电电池（二次电池，能够重复使用）1、铅蓄电池：正极：PbO2负极：Pb电解质溶液：硫酸溶液电极反应：（PbSO4不溶于水）负极：正极：Pb+SO42--2e-＝PbSO4PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4

2PbSO4+2H2O放电充电缺点：优点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉第30页，课件共55页，创作于2023年2月例1、镍镉充电电池：它是一种体积少，具有残留性记忆的充电电池，可重复使用500次以上。它以Cd为负极，NiO(OH)为正极，KOH为电解液。总反应方程式及负极的电极方程式分别为：负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2

正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2放电充电

写出正极的电极方程式第31页，课件共55页，创作于2023年2月判断下列电极方程式是否正确：负极：

正极：总方程式为：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S例2、锂离子电池—锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)

是新一代可充电的绿色电池，质量最轻，无污染。8Li-8e-=8Li+第32页，课件共55页，创作于2023年2月燃料电池：它是一种高效、环境友好的发电装置。能量转换率高。（三）、燃料电池PtPt燃料电池：负极：燃料（还原剂）正极：氧气（氧化剂）电解质：酸、碱溶液等第33页，课件共55页，创作于2023年2月如图，氢氧燃料电池，两个电极均由多孔碳制成则a极为____极,b极为___极,写出电极反应式:负极_____________________，正极_____________________。总反应式:_____________KOH溶液H2OO2正2H2－4e－+4OH-=4H2OO2+4e－+2H2O=4OH-2H2+O2＝2H2OH2负负极：2H2-4e-=4H+

正极：O2+4H+

+4e-=4H2O若电解质改为稀硫酸，则电极反应式第34页，课件共55页，创作于2023年2月介质总电池反应式：酸性负极正极中性负极

正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=4H2O2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-【知识拓展】2H2+O2=2H2O

第35页，课件共55页，创作于2023年2月固体燃料电池介质电池反应

2H2+Ｏ２=2H2O

负极正极负极

正极2H2-4e-+2O2－=2H2O

O2+4e-=2O2－

2H2-4e-=4H+

O2+4H++4e-=2H2O第36页，课件共55页，创作于2023年2月1、实验室制取H2为什么要用粗锌(含有铜、锡等)而不用纯锌呢？2、如何解释生铁比纯铁更易生锈？知识迁移三、原电池原理的应用：①加快氧化还原化学反应速率在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，相互干扰小，使反应速率加快第37页，课件共55页，创作于2023年2月三、原电池原理的应用：②根据原电池反应现象比较金属活动性强弱例2.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸或硫酸铜溶液中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b极上有红色的固体析出，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()A．a>b>c>dB．a>c>d>bC．c>a>b>dD．b>d>c>aB第38页，课件共55页，创作于2023年2月利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2，设计成原电池，画出原电池的示意图，并写出电极反应。负极(Zn):(氧化反应）Zn-2e-=Zn2+正极(Pt或C):(还原反应）2Fe3++2e-=2Fe2+③原电池的设计三、原电池原理的应用：思路：确定正负极材料和电解质溶液，正极通常用惰性电极Pt、石墨第39页，课件共55页，创作于2023年2月利用反应Fe+2FeCl3=3FeCl2，设计成原电池，画出原电池的示意图，并写出电极反应。练习：原电池的设计注意：①画出电解质溶液并注明，②用导线连接两极并注明两极材料FeCFeCl3溶液第40页，课件共55页，创作于2023年2月例：对于锌-铜-稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1mol电子通过时，理论上的两极变化是（）①锌片溶解了32.5g②锌片增加了32.5g③铜片上析出1g氢气④铜片上析出2g氢气A、①和③B、①和④C、②和③D、②和④A④原电池的有关计算三、原电池原理的应用：第41页，课件共55页，创作于2023年2月CH4燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应：负极：CH4+10OH--8e-＝CO32-+7H2O正极：2O2+4H2O+8e-＝8OH-总反应：CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O第42页，课件共55页，创作于2023年2月练习2:如图，甲烷燃料电池，两个电极均由多孔碳制成则a极为___极,b极为___极,写出电极反应式:负极___，正极_________。KOHH2OO2负极:正极:总反应式:CH4－8e－+2H2O=CO2↑+8H+2O2+8e－+8H+=4H2OCH4+2O2＝CO2+2H2OH2SO4第43页，课件共55页，创作于2023年2月固体燃料电池介质电池反应

2H2+Ｏ２=2H2O

负极正极负极

正极2H2-4e-+2O2－=2H2O

O2+4e-=2O2－

2H2-4e-=4H+

O2+4H++4e-=2H2O第44页，课件共55页，创作于2023年2月例：银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O＋Zn＋H2O==2Ag＋Zn(OH)2，下列说法中不正确的是(

)A.原电池放电时，负极上发生反应的物质是ZnB.负极发生的反应是：

Zn＋2OH－－2e－==Zn(OH)2C.工作时，负极区溶液c(OH－)减小D.溶液中OH－向正极移动，K＋、H＋向负极移动注：判断正、负极区域溶液的酸碱性变化和某些离子浓度的变化，要分析电极反应式；如果要判断电解质溶液的酸碱性变化、某些离子浓度的变化等，要分析电池的总反应。D第45页，课件共55页，创作于2023年2月例：普通锌锰干电池，其电极分别为碳棒(上面有帽)和锌(皮)，以糊状NH4Cl和ZnCl2作为电解质溶液(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应可简化为Zn－2e－==Zn2＋，2NH4+＋2e－==2NH3↑＋H2↑(NH3与Zn2＋结合)，根据上面叙述判断下列说法正确的是(

)A．Zn为正极，碳为负极B．负极反应为2NH4+＋2e－==2NH3↑＋H2↑C．工作时电子由碳极经外电路流向锌极D．长时间连续使用时，内装的糊状物可能流出腐蚀电器答案D第46页，课件共55页，创作于2023年2月1、下图是氢氧燃料电池构造示意图。关于该电池说法不正确（）A、a极是负极B、电子由b通过灯泡流向aC、氢氧燃料电池是环保电池D、正极的电极反应是：O2+4H++4e-=2H2O

B随堂训练第47页，课件共55页，创作于2023年2月2、某氢氧燃料电池的电解液是热的KOH溶液，在正极上氧气被还原，在负极上氢气被氧化，下列有关该电池的叙述止确的是（）A、负极反应式为：H2+2OH--2e-=2H2OB、正极反应式为：O2+4H++4e-=2H2OC、工作一段时间后，KOH溶液的浓度不变D、电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极A

第48页，课件共55页，创作于2023年2月3、可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是（）A、以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－B、以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e-＝Al(OH)3↓C、以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D、电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极A第49页，课件共55页，创作于2023年2月1、利用