化學(xué)能與電能

1、化學(xué)能與電能課件第1頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二1熟悉能源的分類和化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2知道原電池是利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，通過實驗會說明原電池的原理，以及判斷原電池的正、負(fù)極。3會正確書寫電極反應(yīng)式，熟知原電池的應(yīng)用。第2頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二1在氧化還原反應(yīng)中氧化劑_電子，發(fā)生_反應(yīng)，還原劑_電子，發(fā)生_ 反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是_，同時伴隨_的變化。能量得到還原失去氧化電子轉(zhuǎn)移2、常見的電解質(zhì)包括_，非電解質(zhì)包括 _ _ 。酸、堿、鹽大多數(shù)有機物（如蔗糖、酒精等）3、初中物理學(xué)過，電子的流向與電流的

2、流向_（填“相同”、“相反”），電子從_極流到_極， 電流從_極流到_極。負(fù)負(fù)正正相反第3頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二 一次能源：直接從自然界取得的能源。 二次能源：一次能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)換得到的能源。 電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱為電力?？茖W(xué)視野：能源的分類水能風(fēng)能石油天然氣原煤電能蒸汽第4頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二2001年我國發(fā)電總量構(gòu)成圖火電站的工作原理如何?估計在2050年火電仍居首位第5頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二 化學(xué)能 熱能 機械能 電能燃燒蒸汽發(fā)電

3、機火力發(fā)電的原理分析。一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化第6頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能（燃料）熱能機械能電能燃燒蒸汽發(fā)電機（蒸汽輪機）（3）存在的問題：經(jīng)多次轉(zhuǎn)換，能量損耗大，燃料的利用率低；環(huán)境污染嚴(yán)重。（1）能量轉(zhuǎn)換：1.火力發(fā)電（2）關(guān)鍵：燃燒是使化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的關(guān)鍵。燃燒的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，而氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移。第7頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二化學(xué)能電能一 步 到 位？ 如何將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，進(jìn)而提高資源的利用率呢？思考第8頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二化學(xué)能

4、電能？（看書P35頁第二、三段，回答問題）1、當(dāng)氧化劑和還原劑直接接觸進(jìn)行反應(yīng)時，化學(xué)能要經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換為電能。2、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個不同區(qū)域進(jìn)行。3、需要在氧化劑和還原劑之間架設(shè)橋梁使電子從氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。4、考慮氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的條件和環(huán)境，化學(xué)物質(zhì)的選擇。5、從電學(xué)角度考慮儀器選擇和組裝問題。第9頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二視頻實驗 原電池原理探究步驟討論與交流1.將Zn片插入稀H2SO4Zn片和Cu片上現(xiàn)象有何差別?2.將Cu片插入稀H2SO43.Zn片和Cu片接觸插入稀H2SO4 (不接電流表)C

5、u片上有何現(xiàn)象?推測原因.4.Zn片和Cu片用導(dǎo)線連接(中間接電流表)插入稀H2SO4(偏向?)電流表指針有何變化?說明了什么?第10頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二第11頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二步 驟現(xiàn) 象銅片插入稀硫酸銅片表面_鋅片插入稀硫酸鋅片表面產(chǎn)生無色銅片和鋅片連在一起插入稀硫酸銅片表面_，鋅片_銅片和鋅片之間連一電流表電流表指針_實驗步驟及現(xiàn)象無現(xiàn)象產(chǎn)生無色氣泡逐漸溶解偏轉(zhuǎn)氣泡第12頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二問題探究CuZn 稀硫酸1.銅片上產(chǎn)生什么氣體?有人說H2是由銅和稀硫酸在這種特定的

6、條件下反應(yīng)產(chǎn)生出來的。這種想法正確嗎？2.銅片上的電子從何來?第13頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二CuZn 稀硫酸-Zn2+H+H+電流計AZn2e = Zn2+2H+ + 2e=H2 3.如何檢驗電子的流動?問題探究結(jié)果：Zn片質(zhì)量減小，Cu片質(zhì)量不變，H+濃度降低，產(chǎn)生電流。第14頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二一、原電池(1)概念：是 ； 本質(zhì)：是 反應(yīng)。(2)構(gòu)成條件原電池反應(yīng)必須是 的氧化還原反應(yīng)。具有活潑性不同的 。(金屬與金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬)。用導(dǎo)線相連或直接接觸（ ）將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置氧化還原自發(fā)兩個電極電解質(zhì)

7、溶液閉合回路試歸納構(gòu)成原電池需要哪些條件條件?ZnCu稀H2SO4第15頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二ZnZnCuABCDEF練習(xí)1 下列哪些裝置能構(gòu)成原電池？G稀硫酸ZnFe稀硫酸AgCuAAZnCu煤油H第16頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二學(xué)與問：根據(jù)所了解的電學(xué)知識，你知道電子是怎樣流動的嗎？如何判定裝置的正負(fù)極？第17頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二（3）電極名稱及電極反應(yīng)失e-負(fù)極：正極：（一般：較不活潑金屬或非金屬導(dǎo)電材料）電極反應(yīng)：Zn 2e = Zn 2+2H+ + 2e = H2 電池總反應(yīng)：Z

8、n + 2 H+ = Zn2+ + H2 ZnCu稀H2SO4e-一般：較活潑金屬得e-原電池的反應(yīng)實質(zhì)：氧化還原反應(yīng)電子流向：負(fù)極 正極電流方向正極 負(fù)極第18頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二CuZn-Zn2+H+H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 氧化反應(yīng)還原反應(yīng)負(fù)極正極電子沿導(dǎo)線傳遞，產(chǎn)生電流陽離子(電極材料）失去電子(溶液中陽離子)得到電子陰離子正極負(fù)極SO42-原電池工作原理小結(jié)較活潑金屬不活潑金屬或石墨較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng),電子從較活潑的金屬(負(fù)極)通過外電路流向較不活潑的金屬(正極),溶液中的陽離子在此得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。 + 第19頁，共63

9、頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二負(fù)極: 較活潑的金屬正極: 較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體ZnCuA-+稀硫酸ZnFeA稀硫酸CZnFeCA稀硫酸-+-+-+A交流與思考請根據(jù)下列原電池正負(fù)構(gòu)造特點，總結(jié)出如何判斷原電池的正負(fù)極.稀硫酸第20頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二練習(xí)2請判斷下列原電池的正負(fù)極情況和電流方向,寫出電極反應(yīng)方程式和總反應(yīng)方程式.FeCA-+-+ -II A 負(fù)極(Zn): Zn 2e- = Zn2+ 正極(Fe): Cu2+ + 2e- = Cu 總反應(yīng): Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu B 負(fù)極(Zn): Zn 2e-

10、 = Zn2+ 正極(C): 2Ag+ + 2e- = 2Ag 總反應(yīng): Zn + 2Ag+ = Zn2+ + 2Ag硝酸銀ZnCA氯化鐵硫酸銅FeZnAABC C 負(fù)極(Fe): Fe 2e- = Fe2+ 正極(C): 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+總反應(yīng): Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+I第21頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二二、原電池原理的應(yīng)用：從理論上講，能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計為原電池。哪些反應(yīng)能設(shè)計成原電池?(1) 設(shè)計原電池動腦動手 有下列材料：Zn片（2片）、Cu片（2片）、導(dǎo)線、水果 （西紅柿、橙子等）、電流計，請設(shè)計一個裝置

11、使電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并畫出設(shè)計草圖。 實踐活動：水果電池第22頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二例1 X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成原電池時，Y是電池的負(fù)極。X、Y、Z三種金屬的活動性順序為( )C因為X置換出Z,所以金屬性負(fù)極的金屬較活潑,所以(2)判斷金屬活動性的強弱一般說來: 活潑金屬作負(fù)極,較不活潑的金屬作正極第23頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二小結(jié)間接：直接：化學(xué)能燃燒熱能蒸汽機械能發(fā)動機電能裝置原電池概念構(gòu)成條件工作原理化學(xué)能與電能一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能9/4/202224第24頁，共6

12、3頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二氧化反應(yīng)Zn-2e-=Zn2+ 銅鋅原電池電解質(zhì)溶液失e,沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)2H+2e-= H2陰離子陽離子總反應(yīng)：負(fù)極正極 Zn+2H+=Zn2+H2小結(jié)：原電池原理的應(yīng)用:(1)設(shè)計原電池(2)判斷金屬活動性的強弱能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)有活潑性不同的兩個電極(或金屬與能導(dǎo)電的非金屬)有閉合回路或在溶液中接觸 形成條件有電解質(zhì)溶液第25頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二 1、如右圖,Zn和Cu之間設(shè)有隔膜，隔膜有微孔，離子可自由通過。該裝置屬于原電池嗎?Zn氧化CuZn + Cu2+ = Zn2+ + C

13、u 負(fù)正正負(fù)正Cu2+此電池的負(fù)極材料是_ 放電時被_，正極材料是_，電池總反應(yīng)式: 。放電時，電子由_極流向_極，電流由_極流向_極，電解質(zhì)溶液中的Zn2+和Cu2+移向_，但其中只有_在電極上被還原。課堂練習(xí):第26頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二2、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是( D )A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定；B. 保持平衡狀態(tài)；C. 鐵圈向下傾斜；D. 銀圈向下傾斜；第27頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二3、某金屬能和鹽酸反應(yīng)

14、生成氫氣，該金屬與鋅組成原電池時，鋅為負(fù)極，該金屬可能為（ ）A、鋁 B、銅 C、錫 D、硅CC4、下列關(guān)于原電池的敘述正確的是( )A、構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極必須是兩種活潑的金屬B、原電池中做正極的金屬也可失電子C、原電池中電子流出的一極是負(fù)極，該極被氧化D、原電池放電時，電流的方向是從負(fù)極到正極第28頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二5、把a、b、c、d四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(fù)極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為 ( )

15、Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B第29頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二6、關(guān)于下圖 所示裝置的敘述，正確的是( ）A銅是陽極，銅片上有氣泡產(chǎn)生B銅片質(zhì)量逐漸減少C電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片D氫離子在銅片表面被還原D第30頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二要點一原電池的工作原理7、如圖所示，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時A極質(zhì)量減少，B極上有氣泡產(chǎn)生，C為電解質(zhì)溶液，下列說法錯誤的是()。AB極為原電池的正極BA、B、C可能分別為Zn、Cu、稀鹽酸CC中陽離子向A極移動DA極發(fā)生氧化反應(yīng)C第31頁，共63頁，

16、2022年，5月20日，16點52分，星期二歸納：判斷原電池正、負(fù)極的方法1、根據(jù)兩極材料的活潑性判斷：負(fù)極：較活潑的金屬正極：活潑性較弱的金屬或非金屬2、根據(jù)電子流向或電流方向判斷：電子：由負(fù)極流向正極，電流：由正極流向負(fù)極。4、根據(jù)兩極發(fā)生的變化來判斷：負(fù)極:(失電子)發(fā)生氧化反應(yīng)，正極:(得電子)發(fā)生還原反應(yīng)。3、根據(jù)離子定向移動的方向判斷：陽離子：向正極移動；陰離子：向陰極移動。5、根據(jù)兩極產(chǎn)生的現(xiàn)象來判斷：負(fù)極:金屬溶解正極:增重或有氣泡。?第32頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二病 例 分 析第33頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二病

17、 例 分 析第34頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二病 例 分 析第35頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二你能為她開一個藥方嗎？第36頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二CuZn硫酸銅【探究】： Zn與CuSO4反應(yīng)設(shè)計成原電池？第37頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二簡單原電池的設(shè)計（1）將反應(yīng):2FeCl3+Fe=3FeCl2設(shè)計成原電池。（2）判斷正負(fù)極并寫出電極反應(yīng)。石墨FeFeCl3溶液負(fù)極（鐵）：Fe2e=Fe2+正極（石墨）：2Fe3+ + 2e=3Fe2+總反應(yīng)：2Fe3+ + Fe

18、= 3Fe2+第38頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二化學(xué)電池一次性電池：如干電池二次電池（可充電電池）：鉛蓄電池等燃料電池：氫氧燃料電池二. 發(fā)展中的化學(xué)電源9/4/202239第39頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二干電池堿性電池（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理第40頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理閱讀課本p42，填空：最早使用的化學(xué)電池是 ；該電池的正、負(fù)極分別是 ；電流的方向是 ；此類電池的基本電極反應(yīng)：正極：2NH4+ + 2e- =2NH3 + H2負(fù)極： ；由此知，總反應(yīng)是： 。

19、鋅錳電池石墨棒、Zn石墨棒 ZnZn 2e- = Zn2+2NH4+ + Zn = 2NH3 + H2 + Zn2+第41頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二第42頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二（2）充電電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理閱讀課本p43，填空：充電電池又稱 ，最早使用的充電電池是 ，放電時，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；在充電時，能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是該電池在放電的電極反應(yīng)：總反應(yīng)：PbO2+Pb+4H+ +2SO42-2PbSO4+2H2O正極材料： ；負(fù)極材料： 。放電充電二次電池鉛蓄電池電能 化學(xué)能Pb PbO2PbO2Pb電子的流向是 ；第43頁，共

20、63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二（3）其他充電電池概述閱讀課本p43，填空：鎳鎘電池以 為正極， 為負(fù)極， 以 作為填充電解質(zhì)。鋰離子電池是新一代的可充電綠色電池，它的優(yōu)點有： 。高能電池，電壓高，質(zhì)量輕，貯存時間長等。CdNiO(OH)KOH用途：電腦、手表、心臟起搏器等第44頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二氫氧燃料電池結(jié)構(gòu)（4）高考的寵兒新型燃料電池2H2 + O2 = 2H2O4e-反應(yīng)原理 氫氧燃料電池負(fù)極：2H2 4e- = 4H+正極：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-燃料燃燒工作原理電極: Pt制作的惰性電極電解質(zhì)溶液: K

21、OH溶液第45頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二 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)物不斷排出電池二、發(fā)展中的化學(xué)電源9/4/202246第46頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二使用燃料電池的汽車二、發(fā)展中的化學(xué)電源9/4/202247第47頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二小結(jié):燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率很高，氫氧燃料電池 除能量轉(zhuǎn)化率 高外還可持續(xù)使用，不污染環(huán)境。一般的可燃物均可與O2組成燃料電池，如H2、CO、CH4、乙醇等。燃料電池一般以堿性介質(zhì)作電解液，也

22、可用酸性介質(zhì)作電 解液，二者電極上應(yīng)式是有區(qū)別的。如甲烷-氧燃料電池在酸性介質(zhì)中的電極反應(yīng)為： 負(fù)極：CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+ 正極：2O2 + 8H+ + 8e- 4H2O 總反應(yīng)式為：CH4 + 2O2 CO2+2H2O第48頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二其他電池空氣電池二、發(fā)展中的化學(xué)電源9/4/202249第49頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二廢電池對環(huán)境的危害電池中含有汞、鎘、鉛等有毒金屬。隨意丟棄廢電池會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。上世紀(jì)50年代，震驚世界的日本“水俁病”就是因汞中毒引起的。二、發(fā)展中的化學(xué)

23、電源9/4/202250第50頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二減 少 污 染 節(jié) 約 資 源二、發(fā)展中的化學(xué)電源9/4/202251第51頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二1、隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是（ ） A利用電池外殼的金屬材料 B防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染 C不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 D回收其中石墨電極B練習(xí)二、發(fā)展中的化學(xué)電源9/4/202252第52頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二2、某原電池總反應(yīng)的離子方程式為2F

24、e3+Fe=3Fe2+，不能實現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是（ ）A 正極為Cu 、負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液B 正極為C 、負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3溶液C 正極為Fe 、負(fù)極為Zn，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4) 3溶液D 正極為Ag 、負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液CD二、發(fā)展中的化學(xué)電源9/4/202253第53頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二3、將純鋅片和純銅片按下圖所示插入相同濃度的稀硫酸中一段時間，下列敘述正確的是（ ）A、兩燒杯中銅片表面 均無氣泡產(chǎn)生B、甲中銅片是正極， 乙中銅片是負(fù)極C、兩燒杯中溶液的酸 性均會減弱D、產(chǎn)生氣泡的

25、速度甲 比乙慢C 第54頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二課后參考資料第55頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二.干電池(一次電池)電極: Zn為負(fù)極,碳棒為正極電解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊另有黑色的MnO2粉末，吸收正極產(chǎn)生的H2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。 負(fù)極(Zn):Zn-2e-Zn2+ 正極(C):2NH4+ + 2e-2NH3+H2 H2 + 2MnO2 Mn2O3+H2O 去氫 4NH3 + Zn2+ Zn(NH3)42+ 去氨電極方程式：二、發(fā)展中的化學(xué)電源鋅錳干電池第56頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二

26、電極：Pb為負(fù)極；PbO2為正極.電解液:30%的H2SO4溶液電極反應(yīng)式:負(fù)極(Pb)： Pb + SO42 -2e-PbSO4正極(PbO2)：PbO2 + 4H+ SO42- + 2e PbSO4 +2H2O總電池反應(yīng):PbO2 + Pb +2H2SO42PbSO4+ 2H2O.鉛蓄電池(二次電池)(1.251.28g/cm-3)第57頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二第58頁，共63頁，2022年，5月20日，16點52分，星期二課堂練習(xí):1.鉛蓄電池(原電池)的電極分別是PbO2和Pb,電解質(zhì)溶液為稀硫酸溶液,工作時原電池的總反應(yīng)是: PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O. 根據(jù)上述反應(yīng),判斷:1)原電池的負(fù)極是(填電極材料)_2)工