高中化學 化學反應與能量 湘教必修2

第二節(jié)化學能與電能

第二章化學反應與能量.病例分析...你能為她開一個藥方嗎？.能源

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。.一次能源：

二次能源：蒸汽電能水能風能石油天然氣原煤.電能（電力）：二次能源.1,火力發(fā)電原理及過程燃燒蒸汽發(fā)電機化學能熱能

機械能

電能一、化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化.a.我國煤炭資源豐富,廉價方便.b.電能清潔安全,又快捷方便.a.排出大量的溫室效應氣體.b.有廢氣可能導致酸雨c.廢料廢水d.儲量有限e.能量轉(zhuǎn)換效率低.?溫馨引導：什么樣的化學反應才具備將化學能轉(zhuǎn)化為電能的前提呢？請說明原因?；瘜W能電能直接考慮火力發(fā)電的利弊研究新的發(fā)電方式方式之一就是嘗試將化學能直接轉(zhuǎn)化為電能。就像電池。其好處就是減少中間環(huán)節(jié)能損，高效、清潔利用燃料，不浪費能源，更方便。.化學能電能？（看書P40頁第二、三段，回答問題）1、當氧化劑和還原劑直接接觸進行反應時，化學能要經(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，使氧化反應和還原反應在兩個不同區(qū)域進行。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、考慮氧化反應和還原反應發(fā)生的條件和環(huán)境，化學物質(zhì)的選擇。5、從電學角度考慮儀器選擇和組裝問題。直接..【實驗一】分別把鋅片和銅片插入到稀H2SO4中,觀察現(xiàn)象。鋅片上有氣泡,銅片上沒有氣泡Zn+2H+

＝Zn2++H2↑.【實驗二】再用導線把鋅片和銅片連接起來，觀察銅片上有無氣泡產(chǎn)生？在導線中間接入一個電流表，觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)?

A[實驗現(xiàn)象]：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷溶解，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。[實驗結(jié)論]：導線中有電流通過.根據(jù)所學的電學知識，你知道電子是怎樣流動的嗎？你如何判定裝置的正、負極？負極：電子流出的極，失去電子，發(fā)生氧化反應正極：電子流入的極，得到電子，發(fā)生還原反應負極正極e-e-e-一、原電池1定義：把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置..氧化反應Zn-2e-=Zn2+

銅鋅原電池電解質(zhì)溶液失e,沿導線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應2H++2e-=H2↑陰離子陽離子總反應：負極正極

2H++2e-=H2↑Zn－2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(離子方程式）（化學方程式）電極反應正極：負極：（氧化反應）（還原反應）2原電池工作原理：.構(gòu)成原電池應有怎樣的條件探究活動：？3原電池化學反應本質(zhì)：氧化還原反應

較活潑的金屬發(fā)生氧化反應，電子從較活潑的金屬（負極）通過外電路流向較不活潑的金屬（正極）.構(gòu)成原電池的條件（可以）（可以）（不可以）形成條件一：通常用活潑性不同的兩種材料作電極負極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬或非金屬（如石墨等）第一組實驗132探究實驗2.（可以）（不可以）形成條件二：兩極之間填充電解質(zhì)溶液；第二組實驗

鹽酸45.第三組實驗形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）6.形成條件四：必須存在自發(fā)的氧化還原反應7（不可以）.鋅片插入稀硫酸中，被腐蝕。（化學腐蝕）鋅片在鋅,銅（稀硫酸）原電池中作為負極，也被腐蝕。（電化學腐蝕）哪個更快？原電池的負極被腐蝕得更快。分析鋅,鐵（稀硫酸）原電池中的電極反應。你感受到作為正極，鐵被保護了嗎？原電池的金屬正極被保護。.4、原電池原理的應用①制作化學電源②加快反應速率：

例如，實驗室制H2時，由于鋅太純，反應一般較慢，可加入少量CuSO4以加快反應速率。③判斷金屬活動性的強弱

.1,Zn—Zn與稀硫酸進行實驗.2,Zn—石墨與稀硫酸進行實驗.3,Fe—Zn與稀硫酸進行實驗.4,Cu—Zn與乙醇進行實驗.5,Cu—Zn與一個西紅柿(或一個蘋果)進行實驗.6,Cu—Zn與兩個西紅柿進行實驗.7,Cu—Zn與橙汁進行實驗.以上組合可以組成原電池2,3,5,7例1.例2

把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導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，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：()

A．a(chǎn)>b>c>dB．a(chǎn)>c>d>b

C．c>a>b.>dD．b>d>c>aB.例3、在用鋅片、銅片和稀硫酸組成的原電池裝置中,經(jīng)過一段時間工作后,下列說法中正確的是()A、鋅片是正極,銅片上有氣泡產(chǎn)生B、電流方向是從鋅片流向銅片C、溶液中硫酸的物質(zhì)的量減小D、電解液的PH保持不變

C.例4、一個原電池的總反應的離子方程式Zn+Cu2+=Zn2++Cu，該反應的原電

池的組成正確的是（）

ABCD正極ZnAgCuCu負極CuCuZnZn電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4FeCl2c.例5

請根據(jù)反應:2Fe3++Fe

=3Fe2+設(shè)計原電池，你有哪些可行方案?Fe-CuFeCl3Fe-CFe(NO3)3Fe-AgFe2(SO4)3.根據(jù)反應設(shè)計原電池，你有哪些可行方案?

（2Fe3++Fe

=3Fe2+）負極正極電解質(zhì)溶液FeCuCAgFeCl3Fe(NO3)3Fe2(SO4)3.二、發(fā)展中的化學電源干電池堿性電池蓄電池鋰離子電池燃料電池.干電池堿性電池（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應原理.（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應原理負極：Zn—2e-==Zn2+正極：2NH4++2e-==2NH3↑+H2↑Zn+

2NH4+==Zn2++2NH3↑+H2↑電池總反應式：特點：a：一次性電池，不可逆b：用KOH代替NH4Cl能提高性能，延長壽命.蓄電池（2）充電電池(又稱二次電池)..（2）充電電池(又稱二次電池)Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O(-)(+)負極:Pb+SO42--2e-==PbSO4

Pb+PbO2+4H++2SO42-==2PbSO4+2H2O正極:PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O鉛蓄電池特點：電池總反應式：二次電池,可再次充電使用.氫氧燃料電池(3)燃料電池..(3)氫氧燃料電池

新型電池中，電極的導電材料一般多孔的金屬板，負極是通入還原劑的一方，正極是通入氧化劑的一方。

氫氧燃料電池，電解質(zhì)溶液為30%的氫氧化鉀溶液.

正極：

O2+4e+2H2O===4OH-

負極：

2H2–4e+4OH-===4H2O總反應式：

2H2+O2==2H2O特點：高效,環(huán)境污染少,外加設(shè)備供給氧化劑.新型燃料電池：該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。電極反應：負極：CH4+10OH--8e-＝CO32-+7H2O正極：2O2+4H2O+8e-＝8OH-總反應：

CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O.4、鎳鉻電池

特點：比鉛蓄電池耐用，可密封反復使用。NiO2（S）+Cd（S）+2H2O（L）=Ni（OH）2（S）+Cd（OH）2（S）Ag2O（S）+Cd（S）+H2O（L）=2Ag（S）+Cd（O