高中化学专题2化学反应与能量转化第三单元化学能转化为3课件苏教版必修2.ppt

1、第三单元 化学能与电能的转化,第1课时 化学能转化为电能 化学电源,1.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，初步理解原电池的概念。 2.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。 3.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。,让我们带着这两个疑问到

2、下面的学习中去寻找答案吧！,1780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 皮时，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。,一、原电池,Zn表面冒气泡，Cu 表面无明显的变化,Zn表面冒气泡，Cu 表面无明显的变化,Zn表面冒气泡， Cu表面也有气泡,Zn表面冒气泡，Cu表面也有气泡，指针发生了偏转,有电流产生,问题：为什么Cu表面也冒气泡呢？后面我们再解释,探究1：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？可得出什么结论？,结论：,Zn的表面冒气泡，但电流表的指针不偏转,现象：,无电流产生,探究2：若将原装置中的一块锌片换成石

3、墨棒，现象又将如何呢？可得出什么结论？,Zn、C的表面冒气泡，电流表的指针有偏转,现象：,有电流产生,结论：,探究3：若将原装置中的锌片换成石墨棒和铜片，又有何现象？可得出什么结论？,现象：,Cu、C的表面无气泡，电流表的指针无偏转,结论：,无电流产生,还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应,氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应,还原剂失去的电子从锌极流出,流入铜极.,经外电路,Zn2+,H+,SO42-,电流方向,装置中电流方向、正负电极、电子流动方向、电极上的反应情况分析,思考:化学能是如何转变成电能的呢？,思考:构成原电池的条件有哪些呢？,2.形成原电池的条件：,(1) 有自发发生

4、的氧化还原反应。 (2) 有两个活泼性不同的电极。 (3) 有电解质溶液。 (4) 形成闭合电路。,1.定义：我们把将化学能转变为电能的装置称为原电池。,原电池反应的实质,问题：根据前面所学的知识，我们知道Zn失去的电子给了Cu，好像Zn表面应该没有气泡的嘛。为什么实验中Zn表面也冒气泡呢？,结论:锌表面也形成了原电池,提示：实验用的Zn不纯，表面看到黑色的物质是石墨。,Zn - 2e- =Zn2+ 负极：氧化反应，价升高，失去电子 得失电子守恒，两极反应式相加即得 总的方程式：2H+Zn = Zn2+ + H2,正极：还原反应，价降低，得到电子,2H+ + 2e-=H2,注意问题： 负极失电

5、子，正极得电子。电解质有时参与电极反应。,3.电极反应的规律和电极反应式书写：,4.原电池正负极的判断 （1）电极材料：活泼性强的金属为负极，活泼性弱或惰性电极为正极。 （2）电流方向或电子流向：外电路（导线）上，电流由正极向负极，电子由负极到正极。 （3）电解质溶液中离子定向移动：阳离子移向正极，阴离子移向负极。 （4）电极反应：负极失电子，发生氧化反应；正极得电子发生还原反应。 （5）现象：溶解的一极为负极，增重或有气泡产生的一极为正极。,5.原电池原理的应用 （1）加快反应速率。 如实验室用Zn和稀H2SO4制取H2，可加入少量CuSO4，使产生H2速率加快。 （2）比较金属活泼性。 原

6、电池中，一般活泼性强的金属为负极，活泼性弱的金属为正极。,（3）设计原电池。 理论上说，任何氧化还原反应都可以设计成原电池。如Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2，可用Cu作负极，C作正极，FeCl3溶液为电解质构成原电池。,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，并慢慢形成褐色的锈斑。试说明产生此现象的原因。,形成了铁-碳原电池,二、化学电源,1.分类,一次电池：用过之后不能复原，如干电池。 二次电池：充电后可重复使用的电池，如铅蓄电池。,普通锌锰电池,镍镉电池,一次电池,二次电池,2.常见化学电源,（1）锌-锰干电池,负极（锌筒）Z

7、n-2e- =Zn2+ 正极（石墨）2MnO2+2NH4+ +2e- =2MnO(OH)+2NH3 总反应：Zn+ 2MnO2+2NH4+ = Zn2+ 2MnO(OH)+2NH3,（2）铅蓄电池,负极：Pb+SO42-2e-=PbSO4,正极：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O,负极：PbSO4+2e- =Pb+SO42-,正极：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SO42-,电极材料及原料： 电解质溶液： 电极反应式：,正极：PbO2 负极：Pb,H2SO4溶液,负极（Pb）:Pb-2e-+SO42 -=PbSO4,Pb+PbO2 +2H2SO4 =2PbS

8、O4+2H2O,正极（PbO2）:PbO2+4H+SO42 -+ 2e- =PbSO4+2H2O,总反应：,优点： 应用领域：,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,1.电极材料及原料： 2.电解质溶液： 3.优点： 4.应用领域：,（3）锂电池,摩托罗拉6188/6288原装锂电池,正极：金属氧化物 负极：锂,使用寿命长，质量轻、电压高、工作效率高、体积小,有机溶剂,电脑、照相机、手表、心脏起搏器,索尼数码相机锂电池,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 一端填充锌汞合金组成的活性

9、材料。电极反应如下： 锌：Zn + 2OH- - 2e- = Zn（OH）2 氧化银：Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-,锌是 极，发生 反应； 氧化银是 极，发生 反应。 总反应为：_.,负,氧 化,正,还 原,Zn+Ag2O+H2O=Zn（OH）2+2Ag,（4）银锌电池,3.燃料电池,(1)氢氧燃料电池,请移动鼠标观看相应内容,20世纪60年代应用于美国载人飞船，也曾用于叉车、牵引车等。,燃料电池是继水力、火力、核能发电之后的第四类发电化学能发电,负极： 2H2 +4OH-4e-=4H2O,正极： O2+2H2O+4e-=4OH-,燃料电池的反应方程式：,燃料电池

10、：把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”,氢氧燃料电池,常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝空气燃料电池、熔融盐燃料电池等,优点：效率高、无污染，装置可持续使用,电极选用多孔性金属电极，具有催化性能,(2)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。 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11MW美日合作磷酸型燃料电池发电厂。,(3)海水电池,1991年，我国首创以铝-空气-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

11、，靠空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“干电池”高20倍50倍。 电极反应式为： 负极： 正极： 电池总反应：,4Al-12e- =4Al3+,3O2+ 6H2O +12e- = 12OH -,4Al+3O2+ 6H2O = 4Al(OH)3,4.其他电能,火力发电,太阳能电池,风力发电,水力发电,海浪发电,地热发电,潮汐发电,回应故事情境 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？ 2.伽伐尼青蛙抽搐实验的原因是什么？,都是因为形成了原电池,1.如下图所示的装置能够组成原电池且产生电流的是 （ ）,BC,这是双选题哦！,2.（2012中山高一检测）已知空气-锌电池的电极反 应为：锌片：Zn+2OH2e=ZnO+H2O 石墨：O2+2H2O+4e=4OH据此判断，锌片是（ ） A.负极，被氧化 B.负极，被还原 C.正极，被氧化 D.正极，被还原,A,3.(2012金华高一检测)某实验兴趣小组用如图所示装置 做完实验后，在读书卡片上记下了如下6条记录，其中 正确的是(),B,AB C D,4. A、B、C都是金属：B中混有C时，只有C能被盐酸溶解； A与B与稀硫酸组成原电池时，A为电池的正极。A、B、C 三种金属的活动性顺序为( ) AABC B