人教版高中化學(xué)必修2-2.2《化學(xué)能與電能》參考課件

1、第二節(jié) 化學(xué)能與電能1.1.通過實(shí)驗(yàn)探究原電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，認(rèn)識(shí)化學(xué)能通過實(shí)驗(yàn)探究原電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，認(rèn)識(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的基本原理。轉(zhuǎn)化為電能的基本原理。 2.2.了解幾種常見原電池的結(jié)構(gòu)和電極反應(yīng)。了解幾種常見原電池的結(jié)構(gòu)和電極反應(yīng)。3.3.感受電解質(zhì)在電極反應(yīng)中的作用。感受電解質(zhì)在電極反應(yīng)中的作用。一次能源和二次能源一次能源和二次能源 直接從自然界取得的能源稱為一次能源，如流水、直接從自然界取得的能源稱為一次能源，如流水、風(fēng)力、原煤、石油、天然氣、天然鈾礦等。風(fēng)力、原煤、石油、天然氣、天然鈾礦等。 一次能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)換得到的能源稱為二次能源，一次能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)換得到的能源稱為

2、二次能源，如電力、蒸汽等。如電力、蒸汽等。電池的廣泛應(yīng)用電池的廣泛應(yīng)用在你的生活和學(xué)習(xí)中，或你了解的范圍里，還有哪些需在你的生活和學(xué)習(xí)中，或你了解的范圍里，還有哪些需要使用電池的產(chǎn)品或器具？它們各使用什么樣的電池？要使用電池的產(chǎn)品或器具？它們各使用什么樣的電池？20012001年我國發(fā)電總量構(gòu)成圖年我國發(fā)電總量構(gòu)成圖一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能火力發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)化：火力發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)化：化學(xué)能化學(xué)能熱能熱能機(jī)械機(jī)械能能電能電能若用火力發(fā)電，那么每年可向空氣中排放二氧化碳若用火力發(fā)電，那么每年可向空氣中排放二氧化碳1 1億噸，億噸，二氧化硫二氧化硫200200萬噸，一氧化碳萬噸，一氧化碳

3、1 1萬噸，氮氧化合物萬噸，氮氧化合物3737萬噸，萬噸，工業(yè)廢渣約工業(yè)廢渣約12001200萬噸。萬噸。 燃燒反應(yīng)是否是氧化還原反應(yīng)？氧化還原反應(yīng)燃燒反應(yīng)是否是氧化還原反應(yīng)？氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)又是什么？的本質(zhì)又是什么？燃燒反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)燃燒反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，引起化是氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，引起化學(xué)鍵的重新結(jié)合，伴隨體系能量的變化。學(xué)鍵的重新結(jié)合，伴隨體系能量的變化。能否將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能？能否將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能？你是如何判定裝置的正負(fù)極的？你是如何判定裝置的正負(fù)極的？ 正極正極 負(fù)極負(fù)極電子流入

4、的極電子流入的極不活潑電極不活潑電極發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)電子流出的極電子流出的極較活潑電極較活潑電極發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)原電池原電池原電池示意圖原電池示意圖銅片銅片鋅片鋅片電流表電流表現(xiàn)現(xiàn) 象象表面有氣泡產(chǎn)生表面有氣泡產(chǎn)生逐漸溶解逐漸溶解電流表指針偏轉(zhuǎn)電流表指針偏轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)動(dòng)動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)根據(jù)你所了解的電學(xué)知識(shí)根據(jù)你所了解的電學(xué)知識(shí), ,你知道電子是怎樣你知道電子是怎樣流動(dòng)的嗎流動(dòng)的嗎? ?你如何判斷裝置的正負(fù)極你如何判斷裝置的正負(fù)極? ?電子流出的一極為負(fù)極，電子流入的一極為正極。電子流出的一極為負(fù)極，電子流入的一極為正極。鋅片鋅片( (負(fù)極負(fù)極) )： ZnZn2e2e=Zn=Zn

5、2+2+（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）銅片銅片( (正極正極) )： 2H2H+ +2e+2e=H=H2 2（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)） 電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片原電池原電池: :將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池. .原電池的工作原理：原電池的工作原理：氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+ 銅鋅原電池銅鋅原電池電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液失失e-,e-,沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)還原反應(yīng)陰離子陰離子陽離子陽離子負(fù)極負(fù)極正極正極 2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2H+ +

6、2e+2e- -=H=H2 2ZnZn2e2e- -=Zn=Zn2+2+Zn+2HZn+2H+ +=Zn=Zn2+2+H+H2 2Zn+HZn+H2 2SOSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+H+H2 2正極：正極：負(fù)極：負(fù)極：（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）原電池的構(gòu)成原電池的構(gòu)成1.1.正極：不活潑金屬或非金屬正極：不活潑金屬或非金屬 負(fù)極：比較活潑的金屬材料負(fù)極：比較活潑的金屬材料 2.2.電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液3.3.完整的閉合回路完整的閉合回路4.4.自發(fā)的氧化還原反應(yīng)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)原電池的構(gòu)成條件原電池的構(gòu)成條件化學(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)化學(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)

7、是氧化還原反應(yīng)化學(xué)能化學(xué)能電能電能化學(xué)電池化學(xué)電池氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)碳棒碳棒MnOMnO2 2NHNH4 4ClCl鋅筒鋅筒1.1.一次電池的典型代表是什么電池？負(fù)極材料是什么？一次電池的典型代表是什么電池？負(fù)極材料是什么？2.2.在劣質(zhì)的電池中，為什么會(huì)滲透出一在劣質(zhì)的電池中，為什么會(huì)滲透出一些粘稠狀物質(zhì)？用電極反應(yīng)式表示。些粘稠狀物質(zhì)？用電極反應(yīng)式表示。閱讀思考閱讀思考鋅鋅Zn Zn 2e2e- - = Zn = Zn2+2+鋅錳電池鋅錳電池二、化學(xué)電源二、化學(xué)電源碳棒碳棒MnOMnO2 2KOHKOH鋅筒鋅筒3.3.在鋅錳干電池中，若將在鋅錳干電池中，若將NHNH4 4ClCl換成

8、換成KOHKOH，有何優(yōu)點(diǎn)？有何應(yīng)用？，有何優(yōu)點(diǎn)？有何應(yīng)用？閱讀思考閱讀思考優(yōu)點(diǎn)：壽命長，性能高優(yōu)點(diǎn)：壽命長，性能高應(yīng)用：廣泛用于卡式錄音機(jī)、閃光應(yīng)用：廣泛用于卡式錄音機(jī)、閃光燈、電動(dòng)玩具、袖珍電視機(jī)等。燈、電動(dòng)玩具、袖珍電視機(jī)等。 H H2 2SOSO4 4PbOPbO2 2Pb(Pb(鉛鉛) )閱讀思考閱讀思考負(fù)極：負(fù)極：PbPb正極：正極：PbOPbO2 2電解質(zhì)：電解質(zhì)：H H2 2SOSO4 44.4.試判斷：負(fù)極、正極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)分別是什么？電解試判斷：負(fù)極、正極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)分別是什么？電解質(zhì)溶液是什么？質(zhì)溶液是什么？ 由于鉛蓄電池在使用時(shí)產(chǎn)生熱量，由于鉛蓄電池在使用時(shí)產(chǎn)生熱量

9、，水會(huì)因揮發(fā)而損失，水會(huì)因揮發(fā)而損失， 因此有經(jīng)驗(yàn)的司機(jī)因此有經(jīng)驗(yàn)的司機(jī)會(huì)定期請(qǐng)專業(yè)人員向鉛蓄電池內(nèi)加入蒸會(huì)定期請(qǐng)專業(yè)人員向鉛蓄電池內(nèi)加入蒸餾水，以補(bǔ)充在使用過程中損失的水分，餾水，以補(bǔ)充在使用過程中損失的水分，延長其使用壽命。延長其使用壽命。生活小常識(shí)生活小常識(shí) 資料顯示，一節(jié)電池爛在地里，能使資料顯示，一節(jié)電池爛在地里，能使1 1平方米的土壤平方米的土壤永久失去利用價(jià)值；一粒紐扣電池可使永久失去利用價(jià)值；一粒紐扣電池可使600600噸水受到污染，噸水受到污染，相當(dāng)于一個(gè)人一生的飲水量。位于浙江省湖州市德清縣新相當(dāng)于一個(gè)人一生的飲水量。位于浙江省湖州市德清縣新市鎮(zhèn)的浙江海久電池股份有限公司周

10、邊，多名兒童及成人市鎮(zhèn)的浙江海久電池股份有限公司周邊，多名兒童及成人在醫(yī)院檢查過程中被發(fā)現(xiàn)血鉛超標(biāo)。這是因?yàn)殡姵乩锖性卺t(yī)院檢查過程中被發(fā)現(xiàn)血鉛超標(biāo)。這是因?yàn)殡姵乩锖泄?、鉛、鎘等多種重金屬元素，威脅到人類的健康。汞、鉛、鎘等多種重金屬元素，威脅到人類的健康。 它是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置，能量轉(zhuǎn)化率它是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置，能量轉(zhuǎn)化率較高，理論上可達(dá)到較高，理論上可達(dá)到85%85%90%90%。它的電極材料一般為惰。它的電極材料一般為惰性電極，如鉑電極，碳電極等。性電極，如鉑電極，碳電極等。燃料電池燃料電池氫氧燃料電池氫氧燃料電池負(fù)極：負(fù)極：H H2 2電解液電解液:KOH:KO

11、H溶液或稀硫酸溶液或稀硫酸正極：正極：O O2 22.2.燃料電池有何優(yōu)點(diǎn)？燃料電池有何優(yōu)點(diǎn)？1.1.氫氧燃料電池中，向正、負(fù)極通入的氣體各是什么？氫氧燃料電池中，向正、負(fù)極通入的氣體各是什么？電解質(zhì)溶液是什么？電解質(zhì)溶液是什么？高效、環(huán)保、利用率高。高效、環(huán)保、利用率高。1.1.根據(jù)根據(jù)Zn+CuZn+Cu2+2+=Zn=Zn2+2+Cu+Cu的反應(yīng)原理設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，的反應(yīng)原理設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，當(dāng)當(dāng)ZnZn為負(fù)極時(shí)，正極可以選用的金屬材料是為負(fù)極時(shí)，正極可以選用的金屬材料是( ) ( ) A.A.鎂鎂 B.B.石墨石墨 C.C.鋁鋁 D.D.鉛鉛2.2.用鋅片、銅片和硝酸銀溶液組成的原電池，

12、正極上發(fā)用鋅片、銅片和硝酸銀溶液組成的原電池，正極上發(fā)生的反應(yīng)是生的反應(yīng)是( ) ( ) A.2HA.2H+ +2e+2e- -=H=H2 2 B.Zn-2e B.Zn-2e- -=Zn=Zn2+2+C.2HC.2H2 2O+4eO+4e- -+O+O2 2=4OH=4OH- - D.AgD.Ag+ +e+e- -=Ag=Ag D DD D3.3.下列關(guān)于充電電池的敘述，不正確的是下列關(guān)于充電電池的敘述，不正確的是 ( )( )A.A.充電電池的化學(xué)反應(yīng)原理是氧化還原反應(yīng)充電電池的化學(xué)反應(yīng)原理是氧化還原反應(yīng)B.B.充電電池可以無限制地反復(fù)放電、充電充電電池可以無限制地反復(fù)放電、充電C.C.充電

13、是使放電時(shí)的氧化還原反應(yīng)逆向進(jìn)行充電是使放電時(shí)的氧化還原反應(yīng)逆向進(jìn)行D.D.較長時(shí)間不使用電器時(shí)，最好從電器中取出電池，并較長時(shí)間不使用電器時(shí)，最好從電器中取出電池，并妥善存放妥善存放B B4.4.甲烷燃料電池是以稀甲烷燃料電池是以稀H H2 2SOSO4 4為電解質(zhì)溶液，其電極反應(yīng)為電解質(zhì)溶液，其電極反應(yīng)如下：如下： CH CH4 4+2H+2H2 2O- 8eO- 8e- - = CO = CO2 2 + 2H + 2H+ + 2O2O2 2 + 8H + 8H+ + + 8e + 8e- - = 4H= 4H2 2O O 據(jù)此作出判斷，下列說法中錯(cuò)誤的是據(jù)此作出判斷，下列說法中錯(cuò)誤的是(

14、 )( )A.CA.CH H4 4在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)B.B.供電時(shí)總反應(yīng)為：供電時(shí)總反應(yīng)為：CHCH4 4+ 2O+ 2O2 2 = 2H = 2H2 2O + COO + CO2 2C.C.每消耗每消耗1 molCH1 molCH4 4，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為8 mol 8 mol D.D.燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)100%100% D D5.5.鉛蓄電池的兩極分別為鉛蓄電池的兩極分別為PbPb、PbOPbO2 2，電解質(zhì)為硫酸，工作，電解質(zhì)為硫酸，工作時(shí)反應(yīng)為：時(shí)反應(yīng)為： PbPbPbOPbO2 22H2H2 2SOSO4 4=2

15、PbSO=2PbSO4 42H2H2 2O O下列結(jié)論不正確的是下列結(jié)論不正確的是( () )A.PbA.Pb為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)B.SOB.SO4 42-2-向負(fù)極移動(dòng)向負(fù)極移動(dòng)C.C.溶液的溶液的pHpH不斷減小不斷減小D.HD.H2 2SOSO4 4的濃度不斷減小的濃度不斷減小 C C6.6.右圖是鋅片和銅片在稀硫酸中所組成的右圖是鋅片和銅片在稀硫酸中所組成的原電池裝置，原電池裝置，c c、d d為兩個(gè)電極。下列有關(guān)為兩個(gè)電極。下列有關(guān)判斷不正確的是（判斷不正確的是（ ）A A電池工作的過程中，電池工作的過程中，d d電極上產(chǎn)生氣泡電極上產(chǎn)生氣泡 B B電池工作時(shí)，溶液中電池工作時(shí)，溶液中SOSO4 42 2向向d d移動(dòng)移動(dòng)C Cc c為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)D D電池工作的過程中，溶液中電池工作的過程中，溶液中SOSO4 42 2濃度基本不變濃度基本不變B B7.7.據(jù)報(bào)道，鋅電池可能取代目前廣泛應(yīng)用的鉛蓄電池，因據(jù)報(bào)道，鋅電池可能取代目前廣泛應(yīng)用的鉛蓄電池，因?yàn)殇\電池容量