化學(xué)能與電能

化學(xué)能與電能課件第1頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

化學(xué)能熱能機械能電能燃燒蒸汽發(fā)電機火力發(fā)電的原理分析。一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化第6頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月一、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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)能電能一步到位？

如何將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，進而提高資源的利用率呢？思考第8頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)能電能？（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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月[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)Cu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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月第11頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月步驟現(xiàn)象①銅片插入稀硫酸銅片表面_______②鋅片插入稀硫酸鋅片表面產(chǎn)生無色③銅片和鋅片連在一起插入稀硫酸銅片表面_____________，鋅片________④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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月問題探究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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月CuZn

稀硫酸---Zn2+H+H+電流計AZn－2e－

=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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月一、原電池(1)概念：是

；本質(zhì)：是

反應(yīng)。(2)構(gòu)成條件①原電池反應(yīng)必須是

的氧化還原反應(yīng)。②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)。③④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)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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月學(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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（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—=Zn2+2H++2e—=H2↑電池總反應(yīng)：Zn+2H+=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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月CuZn---Zn2+H+H+Zn－2e－=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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月負(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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月[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-=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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月二、原電池原理的應(yīng)用：從理論上講，能自發(fā)進行的氧化還原反應(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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月[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()Ａ．Ｘ＞Ｙ＞ＺＢ．Ｘ＞Ｚ＞ＹＣ．Ｙ＞Ｘ＞ＺＤ．Ｙ＞Ｚ＞ＸC因為X置換出Z,所以金屬性Ｘ＞Ｚ負(fù)極的金屬較活潑,所以Ｙ＞Ｘ(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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(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7/31/202324第24頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月氧化反應(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①能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)②有活潑性不同的兩個電極(或金屬與能導(dǎo)電的非金屬)③有閉合回路或在溶液中接觸

形成條件④有電解質(zhì)溶液第25頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月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++Cu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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月3、某金屬能和鹽酸反應(yīng)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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月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()A．a(chǎn)>b>c>dB．a(chǎn)>c>d>bC．c>a>b.>dD．b>d>c>aB第29頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月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(

)。

A．B極為原電池的正極

B．A、B、C可能分別為Zn、Cu、稀鹽酸

C．C中陽離子向A極移動

D．A極發(fā)生氧化反應(yīng)C第31頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月歸納：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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月病例分析第33頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月病例分析第34頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月病例分析第35頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月你能為她開一個藥方嗎？第36頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月CuZn硫酸銅【探究】：Zn與CuSO4反應(yīng)設(shè)計成原電池？第37頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月簡單原電池的設(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）：Fe－2e－=Fe2+正極（石墨）：2Fe3++2e－=3Fe2+總反應(yīng)：2Fe3++Fe=3Fe2+第38頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(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7/31/202339第39頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月干電池堿性電池（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理第40頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理閱讀課本p42，填空：①最早使用的化學(xué)電池是

；②該電池的正、負(fù)極分別是

；③電流的方向是

；④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：

。鋅錳電池石墨棒、Zn石墨棒→ZnZn–2e-=Zn2+2NH4++Zn=2NH3+H2+Zn2+第41頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）充電電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理閱讀課本p43，填空：①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②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→PbO2PbO2Pb③電子的流向是

；第43頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）其他充電電池概述閱讀課本p43，填空：①鎳鎘電池以

為正極，

為負(fù)極，以

作為填充電解質(zhì)。②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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月氫氧燃料電池結(jié)構(gòu)（4）高考的寵兒——新型燃料電池2H2+O2==2H2O4e-反應(yīng)原理⑴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:KOH溶液第45頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月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7/31/202346第46頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月使用燃料電池的汽車二、發(fā)展中的化學(xué)電源7/31/202347第47頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié):①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。②一般的可燃物均可與O2組成燃料電池，如H2、CO、CH4、乙醇等。③燃料電池一般以堿性介質(zhì)作電解液，也可用酸性介質(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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月其他電池空氣電池二、發(fā)展中的化學(xué)電源7/31/202349第49頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月廢電池對環(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)電源7/31/202350第50頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月減少污染節(jié)約資源二、發(fā)展中的化學(xué)電源7/31/202351第51頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月1、隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進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7/31/202352第52頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月2、某原電池總反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++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7/31/202353第53頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月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)生氣泡的速度甲比乙慢C

第54頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月課后參考資料第55頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月Ⅰ.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)4]2+

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，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月電極：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+2H2SO4＝2PbSO4↓+2H2OⅡ.鉛蓄電池(二次電池)(1.25～1.28g/cm-3)第57頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月第58頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(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)工作時蓄電池負(fù)極反應(yīng)式為___________3)工作時蓄電池里電解質(zhì)溶液的PH變化: