人教版必修二化学能与电能.ppt

1、思考：使用电器都需要电能。请问电能是直接从自然界取得的“一次能源”？还是属于是一次能源经过加工、转换得到的“二次能源”？,我们先看看在日常生活、工业生产中处处都离不开的电能是怎么来的？,1,火力发电原理及过程,二、化学能与电能的相互转化,火力发电优点:,a.我国煤炭资源丰富,廉价方便. b.电能清洁安全,又快捷方便.,火力发电缺点:,a.排出大量的温室效应气体. b.有废气可能导致酸雨 c.废料废水 d.储量有限 e.能量转换效率低,象火力发电这种化学能转化为电能的方法，首先是把煤燃烧，发生氧化还原反应，氧化还原反应的本质是氧化剂与还原剂之间有电子转移（包括电子的得失和共用电子对的偏移），电子

2、的转移必然引起化学键的断裂和重组，这时一定伴随着热量的变化，然后我们再把这些能量用于产生机械能，再转化为电能，能量经过多次的转化，必然有一定的损失、或者人们对它的利用率不高。,思考：要想克服火力发电中能量转化效率低这个缺点，我们应该怎么做才能使化学能电能？（看书P40最后一段）,1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转换为电能。,2、把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。,3、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。,4、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，化学物质的选择。,5、从电学角度考虑仪器选择和组装问

3、题。,思考：Zn片 电子， 电子，此过程中有电流产生吗？,思考：铜表面有H2产生，能说明此时铜与H+发生了反应吗？如何解释？,【实验二】,在导线中间接入一个电流表，观察电流表的指针是否偏转?,实验现象：铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，电流表的指针发生偏转。,实验结论：导线中有电流通过,b、电极名称和电极反应,Zn片,Zn片 溶解,失,Zn -2e=Zn2+,氧化反应,负极,Cu片,不溶解，但表面有气泡,得,2H+ +2e=H2,还原反应,正极,思考与探究：构成原电池的一般条件,1、将Fe片、Cu片用导线连接后插入稀H2SO4中有气泡产生吗？理论上H2在哪种金属表面析出？,2、将Zn片、Cu片用

4、导线连接后插入CuSO4溶液中能产生电流吗？锌表面有铜析出吗？,3、将Zn片、Fe片分别插入稀H2SO4中表面都有气泡产生，若用导线连接后同时插入硫酸中，理论上表面是否还都有气泡产生？,4、将Zn片、碳棒用导线连接后同时插入稀H2SO4中，能产生电流吗？,思考与探究：构成原电池的一般条件,5、将Fe片、Cu片用导线连接后同时插入NaCl中，能产生电流吗？,6、将Fe片、Cu片用导线连接后同时插入乙醇中，能产生电流吗？,7、将Fe片、Cu片用导线连接后同时插入同一个苹果中，能产生电流吗？,思考与探究：构成原电池的一般条件,（2）构成原电池的一般条件,a、两个活动性不同的电极,金属金属,金属非金属

5、,金属金属氧化物,b、电解质溶液：,可溶性酸、碱、盐,c、电极间构成闭合回路：,外电路：自由电子,内电路：自由离子,常用的惰性电极：Pt、石墨棒（或碳棒）,酒精,解决问题一：下列装置是否能构成原电池？,解决问题二：病 例 分 析,病 例 分 析,病 例 分 析,你能为她开一个药方吗？,解决问题三： 已知Cu + 2Fe3+ = Cu2+ 2Fe2+,根据此反应原理，你能制做一个原电池吗？先画出装置图，并写出电极名称和电极反应，再实际操作连接。,乙醇,下列装置是否能构成原电池？若能，请判断原电池的正、负极，并写出电极反应。,例题： 有A、B、C、D四种金属分别浸入稀H2SO4中，A、B产生气泡缓

6、慢而C、D产生气泡较激烈；把A、B两种金属用导线连接后浸入稀H2SO4中，气泡从A金属表面析出，把C、D两种金属用导线连接后浸入稀H2SO4中组成原电池，电流由CD，根据实验现象，可知A、B、C、D四种金属的活动性顺序。,DCBA,（3）原电池正、负极的判断,根据电极材料判断,活泼的金属,负极,活泼性较弱的金属,非金属,金属氧化物,正极,（3）原电池正、负极的判断,根据电极现象判断,不断溶解，质量减少,负极,气体产生,质量增加,质量不变,正极,（3）原电池正、负极的判断,根据外电路电子流动方向判断,负极,正极,电极反应本身,负极失电子氧化反应,正极得电子还原反应,总反应一定是一个可以自发进行的

7、氧化还原反应,强调：任何一个自发进行的氧化还原反应都可以用来做成原电池。,思考与探究：,1、将Al片、石墨用导线连接后插入稀盐酸中，能产生电流吗？判断出正、负极，并写出电极反应。,2、将Al片、石墨用导线连接后插入NaOH溶液中，能产生电流吗？判断出正、负极，并写出电极反应。,思考与探究：,3、将Mg条、Al片用导线连接后插入稀H2SO4中，能产生电流吗？气泡在哪个金属表面产生？判断出正、负极，并写出电极反应。,4、将Mg条、Al片用导线连接后插入NaOH溶液中，能产生电流吗？气泡在哪个金属表面产生？负极材料是什么？,5、将Zn放入盐酸中；将Zn与Cu相触后再插入同浓度的盐酸中（始终保持Zn与

8、Cu接触）；两种情况下，锌溶解的速率相同吗？,练习： 纽扣式银锌电池，负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，它的总反应是：Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag；请写出电极反应。,已知H2在O2中燃烧，放出大量热，是一种高能无污染的燃料，但是，你知道吗，这其中化学能转化为热能的转化率只有不到30%，太浪费了，这也是一个自发进行的氧化还原反应，如何把它设计成原电池？,思考,空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC）， RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池相结合的可充放电池，下图为RFC工作原理示意图。,思考,最早使用的充电电池是铅蓄电池，已知总反应为： Pb +

9、PbO2 + 2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O（电解液为H2SO4溶液） 请问，它的正负极材料分别是？电极反应分别是？,思考：铅蓄电池在工作时，若转移了1mol 电子，则消耗多少mol H2SO4？你认为铅蓄电池在放电一段时间后，是需补充硫酸，还是补充水？,练习1：作业（二） 10,练习2：汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的原电池反应如下： Pb + PbO2 + 2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O，根据反应判断，下列叙述正确的是 （ ） Pb是正极 PbO2得电子，被氧化 负极反应是Pb + SO42- 2e- = PbSO4 电池放电时，溶液的酸性增强,C,练习3：锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高受到了普遍重视，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（ ） Li是正极，电池反应为Li - e- =Li+ Li是负极，电池反应为Li - e- =Li+ MnO2是负极，电极反应为MnO2+