蘇教版化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)換ppt課件

.,第三單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化,第一課時化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,.,（分析火力發(fā)電的利與弊）,.,.,.,.,將Zn片插入H2SO4溶液中有什么現(xiàn)象？為什么？,將Cu片插入H2SO4溶液中有什么現(xiàn)象？為什么？,演示探究,.,，若將Zn片,Cu片用一導(dǎo)線連接再浸在H2SO4溶液中，有什么現(xiàn)象？為什么？,，將一Zn片,Cu片平行插入H2SO4溶液中，有什么現(xiàn)象？為什么？,.,，導(dǎo)線間接一電流計有何現(xiàn)象產(chǎn)生？為什么？,，用一干電池連接電流計驗證電子流向，確定Zn片,Cu片的正負極是怎樣的？,.,銅片上沒有明顯現(xiàn)象，鋅片上有無色氣體產(chǎn)生。,銅片上沒有明顯現(xiàn)象，鋅片上有無色氣體產(chǎn)生。,銅片上有無色氣體產(chǎn)生，鋅片無明顯現(xiàn)象。,銅片上有無色氣體產(chǎn)生，鋅片無明顯現(xiàn)象，電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn)。,H+在銅片上得到電子被還原成氫氣。,H+在銅片上得到電子被還原成氫氣，說明有電子從鋅片流入到銅片.,.,原電池,問題探究1、你能找到原電池的正負極嗎?這一原電池在工作時的電流流動方向是怎樣的？,定義:把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。,電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片，電流由銅片流出，從鋅片流入。,.,、鋅片：Zn2eZn2+（氧化反應(yīng)）銅片：2H+2eH2（還原反應(yīng)）,問題探究2、你知道原電池的工作原理嗎？能不能寫出在二個電極上的離子反應(yīng)方程式？,原電池的工作原理：氧化還原反應(yīng),.,氧化反應(yīng),Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,負極,正極,Zn+2H+Zn2+H2,鋅銅原電池原理,還原反應(yīng),.,還原劑(Zn)失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng),氧化劑(H+)在銅極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng),還原劑失去的電子從鋅極流出,流入銅極.,經(jīng)外電路,Zn2+,H+,SO42-,電流方向,.,意大利物理學(xué)家亞歷山德羅.伏打(AlessandroVolta),伏打電池,.,1.原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,原電池的原理：,氧化還原反應(yīng),總反應(yīng)：,2H+2e-=H2,Zn2e-=Zn2+,Zn+2H+=Zn2+H2,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,(離子方程式）,（化學(xué)方程式）,正極：,負極：,（氧化反應(yīng)）,（還原反應(yīng)）,2.電極反應(yīng),.,實驗探究形成原電池的條件,形成條件一：活潑性不同的兩個電極,負極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等,.,形成條件二：電極需插進電解質(zhì)溶液中,實驗探究形成原電池的條件,.,形成條件三：必須形成閉合回路,實驗探究形成原電池的條件,.,實驗探究形成原電池的條件,形成條件四：必須存在自發(fā)的氧化還原反應(yīng),.,3.構(gòu)成原電池的條件,(1)有活潑性不同的兩個電極,(2)兩電極都接觸電解質(zhì)溶液,（3）正極、負極、電解質(zhì)溶液構(gòu)成閉合回路,(4)在電極表面上能發(fā)生自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)。,.,電解質(zhì)溶液,失e，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生,陽離子,負極,正極,陽離子,原電池工作原理：,.,.,.,動腦動手,有下列材料：Zn片、Cu片、導(dǎo)線、水果、電流計，請設(shè)計一個裝置使電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。,.,.,本節(jié)要點:1，原電池概念。2，構(gòu)成原電池的條件。3，原電池的正負極和電子流向判斷。4，原電池的工作原理。,.,例題：,把A、B、C、D4塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若A、B相連時，A為負極；C、D相連時，D上產(chǎn)生大量氣泡；A、C相連時，電流由C經(jīng)導(dǎo)線流向A；B、D相連時，電子由D經(jīng)導(dǎo)線流向B，則此4種金屬的活動性由強到弱的順序為（）ABCDACDBCABDBACD,AB,CD,AC,DB,.,(),(),(),2H+2e-H2,負極：,總反應(yīng)：,正極：,Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,.,(),(),負極：,正極：,總反應(yīng)：,正極：,負極：,總反應(yīng)：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+Zn2+H2,Fe2e-Fe2+,Cu2+2e-Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,.,、四種金屬，將和用導(dǎo)線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，不易腐蝕。將、分別放入等濃度鹽酸中，比反應(yīng)劇烈。將浸入的鹽溶液中無明顯變化，如果把浸入的鹽溶液中，有金屬析出。其活動順序為：（）、,B,.,3、一個原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2+Cu，該反應(yīng)的原電池的組成正確的是（）,C,.,二、原電池原理的應(yīng)用,.,.,.,二、原電池原理的應(yīng)用：,1、研制分析化學(xué)電源；,2、促進某些氧化還原反應(yīng)的進行，加快反應(yīng)速率,3、尋找鋼鐵防腐蝕的方法,4、原電池的設(shè)計,閱讀教材39頁資料卡分析鋼鐵電化學(xué)腐蝕的原因，探討防止鋼鐵的方法及原理。,.,鋼鐵的吸氧腐蝕,原理：在潮濕空氣中鋼鐵表面形成無數(shù)微小的原電池。負極：Fe2e=Fe2+正極：2H20+O2+4e=4OHFe2+2OH=Fe（OH）24Fe（OH）2+2H20+O2=4Fe（OH）32Fe（OH）3=Fe2O3+3H2O,.,鋼鐵的防腐蝕：,.,4、原電池的設(shè)計,（1）請結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+設(shè)計成一個原電池。,1、電解液：。2、電極材料：正極，負極。3、電極反應(yīng)式：負極:.正極:.,.,4.原電池的設(shè)計,（2）將氧化還原反應(yīng)：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2設(shè)計成一個原電池。,1、電解液：。2、電極材料：正極，負極。3、電極反應(yīng)式：負極:.正極:.,.,4.原電池的設(shè)計,（3）將氧化還原反應(yīng)：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2設(shè)計成一個原電池。,1、電解液：。2、電極材料：正極，負極。3、電極反應(yīng)式：負極:.正極:.,.,4.原電池的設(shè)計,（4）將氧化還原反應(yīng)：Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2設(shè)計成一個原電池。,1、電解液：。2、電極材料：正極，負極。3、電極反應(yīng)式：負極:.正極:.,.,問題探究將銅棒和鋁棒用導(dǎo)線連接后插入濃硝酸中,是否構(gòu)成了原電池?,若構(gòu)成了原電池,負極材料是什么?電極反應(yīng)式?,.,4.化學(xué)電源,（1）一次電池（如干電池）:用過后不能復(fù)原（2）二次電池（如蓄電池）:充電后能繼續(xù)使用（3）燃料電池（4）海水電池,.,負極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+正極（石墨）：2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O,干電池Zn-Mn普通干電池,（1）一次電池,.,鋅錳堿性電池是一種新型的干電池。正極材料為MnO2,負極材料為Zn，還原產(chǎn)物為MnOOH,電解質(zhì)是KOH溶液，總：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH請寫出電極反應(yīng)式并分析其工作原理。,負極：Zn+2OH2e-=Zn(OH)2正極：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO（OH）+2OH總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO（OH）,堿性Zn-Mn干電池,.,銀鋅電池鈕扣電池該電池使用壽命較長，廣泛用于電子表和電子計算機。其電極分別為Ag2O和Zn，電解質(zhì)為KOH溶液。發(fā)生反應(yīng)后生成Ag和ZnO,其電極反應(yīng)式為：,負極：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-,銀鋅紐扣電池,總反應(yīng)式為：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag,（2）二次電池,.,鉛蓄電池,（1）電極材料及原料（2）電解質(zhì)溶液（3）電極反應(yīng)式：,正極：PbO2負極：Pb,H2SO4溶液,負極（Pb）:Pb-2e-+SO42-=PbSO4,Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,正極（PbO2）:PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O,總反應(yīng)：,.,負極：Pb+SO42-=PbSO4+2e-正極：PbO2+SO42-+4H+2e-=PbSO4+2H2O電池總反應(yīng)：Pb+PbO2+2SO42-+4H+=2PbSO4+2H2O,陰極：PbSO4+2e-Pb+SO42-陽極：PbSO4+2H2OPbO2+SO42-+4H+2e-電池總反應(yīng)：2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2SO42-+4H+,鉛蓄電池的放電過程原電池,鉛蓄電池的充電過程電解池,鉛蓄電池的充放電過程,.,把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換器”,優(yōu)點：效率高、無污染，裝置可持續(xù)使用,燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池,（3）新型燃料電池,教材40頁,.,燃料電池,負極：2H2+4OH-4e-=4H2O正極：O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng)：O2+2H2=2H2O,常見的燃料電池有氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、鋁-空氣燃料電池、熔融鹽燃料電池等。,如圖電池反應(yīng),.,（4）海水電池,1991年，我國首創(chuàng)以鋁-空氣-海水為能源的新型電池，用作航海標(biāo)志燈。該電池以取之不的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。這種海水電池的能量比“干電池”高2050倍。電極反應(yīng)式為：負極：正極：電池總反應(yīng)：,4Al-12e-=4Al3+,3O2+6H2O+12e-=12OH-,4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,.,怎樣書寫燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式？書寫步驟：（1）寫出燃燒反應(yīng)，根據(jù)電解液改寫燃料電池總反應(yīng)；（2）寫出正極的電極反應(yīng)式(一般較簡單);（3）由燃料電池總反應(yīng)減去正極的電極反應(yīng)式得負極的電極反應(yīng)式。,正極反應(yīng)一般為酸性介質(zhì)堿性介質(zhì),O2+4H+4e=2H2O,O2+2H2O+4e=4OH-,.,CH4、O2、NaOH組成的燃料電池1.燃燒總化學(xué)反應(yīng)：CH4+2O2CO2+2H2O2.燃料電池總反應(yīng)：3.正極：4.負極：,CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O,2O2+4H2O+8e=8OH-,CH4+10OH-8e=CO32-+7H2O,.,甲醇燃料電池是由甲醇和氧氣及強堿電解質(zhì)溶液構(gòu)成的新型手機電池，電量可達現(xiàn)用鎳氫或鋰電池的十倍，可連續(xù)使用一個月才充一次電。據(jù)此回答：,(1)甲醇是極,電極反應(yīng)式是:;(2)電池反應(yīng)的離子方程式:,2CH3OH+16OH-12e=2CO32-+12H2O,2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O.,負,.,第二課時電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,.,在生產(chǎn)和生活中我們不但要利用化學(xué)反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，而且要利用化學(xué)反應(yīng)使電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能一般通過電解的方法來完成。我們已學(xué)過的化學(xué)課程里涉及利用電解反應(yīng)來制取新物質(zhì)的例子嗎？,電解水,水,H2、O2,2H2O=2H2+O2,電解食鹽水,H2O、NaCl,NaOH、H2、Cl2,2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2,電解融熔氯化鈉,NaCl,Na、Cl2,2NaCl=2NaCl+Cl2,電解融熔氧化鋁,Al2O3,Al、O2,2Al2O3=2Al+3O2,.,在U形管中加入飽和氯化銅溶液，用石墨棒作電極，接通電源，電解數(shù)分鐘后，觀察現(xiàn)象。,（1）接電源負極的石墨棒上有，電極反應(yīng)為。（2）接電源正極的石墨棒上有，電極反應(yīng)為。（3）電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。（4）在上述電解反應(yīng)中，被氧化的物質(zhì)是，被還原的物質(zhì)是。（5）比較電解飽和氯化鈉溶液與電解飽和氯化銅溶液，有什么不同？為什么？,有銅析出,Cu2+2e-=Cu,有Cl2放出,2Cl-2e-=Cl2,CuCl2=Cu+Cl2,CuCl2,CuCl2,因參與電解的微粒不同。,.,.,三.電解原理及電解池,3.電極名稱和電極反應(yīng)與電源負極相連的電極叫陰極，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)。與電源正極相連的電極叫陽極，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)。,構(gòu)成電解池有什么條件？,構(gòu)成條件:（1）與外加電源相連的兩個電極（2）有電解質(zhì)溶液（3）形成閉合回路,1.電解:使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程.,2.電解池:借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置，即把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池或電解槽,.,陰極:與電源負極相連，電子流入，發(fā)生還原反應(yīng),陽極:與電源正極相連，電子流出，發(fā)生氧化反應(yīng),4.電極的判斷,5.電子、離子的流向,電子從陽極通過電源流向陰極陽離子在電解質(zhì)溶液中移向陰極陰離子在電解質(zhì)溶液中移向陽極,.,比較原電池、電解池的異同點。,原電池、電解池的比較,.,稀硫酸稀硫酸稀硫酸硫酸ABCD,例題1：下列裝置中屬于原電池的是（）屬于電解池的是（）,B,CD,怎樣區(qū)分原電池、電解池？,原電池、電解池的區(qū)分關(guān)鍵看是否有外接電源；,.,練習(xí),分析下圖，哪個是原電池，哪個是電解池。,.,多池組合判斷：無外電源：一池為原電池，其余為電解池；有外電源：全部為電解池或電鍍池、精煉池。,.,6.電極產(chǎn)物的判斷及電極反應(yīng)的書寫,陽極:先看電極后看溶液(1)活潑金屬電極:金屬電極失電子（除金和鉑)(2)惰性電極:溶液中陰離子失去電子,失電子能力為:S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-陰極:溶液中陽離子得電子,得電子能力為:Ag+Fe3+Cu2+H+（酸）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+（水）Al3+Mg2+,.,陰極：_電子，發(fā)生_反應(yīng)，離子_越強，反應(yīng)越容易。常見陽離子放電順序：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+陽極：_電子，發(fā)生_反應(yīng)，離子_越強，反應(yīng)越容易。當(dāng)陽極為惰性電極(石墨、鉑、金)時,常見陰離子放電順序：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F,得,還原,氧化性,失,氧化,還原性,離子放電規(guī)律,.,記筆記,分析電解反應(yīng)的一般思路,溶液中存在的離子,兩極上的電極反應(yīng),離子的移動方向及放電順序,判斷電解池的陰、陽極,.,電解Na2SO4溶液的分析,陰極,陽極,氧氣,氫氣,陽極:4OH-4e-=2H2O+O2,陰極:4H+4e-=2H2,變大,不變,加H2O,2H2O=2H2+O2,通電,.,如電解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液時其電極反應(yīng)式為：,電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)增大，若要恢復(fù)原來的濃度，只需加入一定量的水即可。,用惰性電極電解電解質(zhì)溶液規(guī)律,(1)電解水型：,.,電解CuCl2溶液的分析,陰極,陽極,氯氣,銅,CuCl2Cu+Cl2,陽極：2Cl-2e-=Cl2,陰極：Cu2+2e-=2Cu,減小,增大,加CuCl2,.,如電解鹽酸、CuCl2溶液等,電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需加入一定量的溶質(zhì)(通入一定量的HCl氣體),電解鹽酸,(2)電解本身：,.,電解CuSO4溶液的分析,陰極,陽極,氧氣,銅,2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4,陰極：Cu2+2e-=Cu,減小,加CuO,陽極:4OH-4e-=2H2O+O2,減小,.,如電解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。,電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需加入一定量金屬氧化物。,電解CuSO4溶液,(3)放氧生酸型：,.,電解NaCl溶液的分析,陰極,陽極,氫氣,氯氣,陽極:2Cl-2e-=Cl2,陰極:2H+2e-=H2,2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,減小,增大,加HCl,.,如電解NaCl、KCl、MgCl2溶液等。,電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需通入一定量的HCl氣體。,(4)放氫生堿型：,.,2.（2002廣東10）在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng)，同屬氧化反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的是A.原電池的正極和電解池的陽極所發(fā)生的反應(yīng)B.原電池的正極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)C.原電池的負極和電解池的