化學必修二化學能與電能

化學必修二化學能與電能化學必修二化學能與電能化學必修二化學能與電能能源：2020/11/292化學必修二化學能與電能化學必修二化學能與電能化學必修二化學能能源：流水風力石油天然氣蒸汽電力原煤2020/11/292能源：流水風力石油天然氣蒸汽電力原煤2020/11/292能源的分類：直接從自然界取得的能源。

一次能源經過加工、轉換得到的能源。如：風力、原煤、天然氣、石油、流水。如：電力，蒸汽。

一次能源：二次能源：2020/11/293能源的分類：直接從自然界取得的能源。一次能源經過加工、轉換得

2001年我國發(fā)電總量構成圖一、化學能與電能的轉化：（一）火力發(fā)電：2020/11/2942001年我國發(fā)電總量構成圖一、化學能與電能的火電站工作原理示意圖化學能

燃燒熱能

蒸汽機械能發(fā)電機電能2020/11/295火電站工作原理示意圖化學能燃燒熱能蒸汽機械能發(fā)電機電能2火力發(fā)電有什么優(yōu)點和缺點我國煤炭資源豐富，廉價方便存在優(yōu)點電能清潔安全快捷方便、節(jié)省時間存在缺點煤炭資源畢竟有限、非可再生排出大量溫室效應氣體可能導致酸雨并且有廢氣能量轉化效率低有一定局限性問：如何把化學能直接轉化為電能呢？思考與交流2020/11/296火力發(fā)電有什么優(yōu)點和缺點我國煤炭資源豐富，廉價方便存在優(yōu)點電【實驗一】分別把鋅片和銅片插入到稀H2SO4中,觀察現象。鋅片：產生大量的氣泡銅片：無明顯現象2020/11/297【實驗一】分別把鋅片和銅片插入到稀H2SO4中,觀察現象。鋅【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生？2020/11/298【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（二）原電池1.概念：將化學能直接轉變?yōu)殡娔艿难b置AZnCuSO42－H+H+正極負極e－I2020/11/299（二）原電池1.概念：將化學能直接轉變?yōu)殡娔艿难b置AZnC2.原電池的電極反應：鋅片：銅片：Zn-2e-=

Zn2+2H++2e-=H2↑電池反應：

Zn+2H+=Zn2++H2↑氧化反應還原反應（總反應）(負極)(正極)2020/11/29102.原電池的電極反應：鋅片：銅片：Zn-2e-=銅鋅原電池的工作原理：鋅失去的電子通過外電路流向銅片，H＋在銅片上得到電子，從而形成電流。2020/11/2911銅鋅原電池的工作原理：2020/11/291112Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2還原劑(Zn)失去電子，發(fā)生氧化反應氧化劑(H+)在銅極上得到電子，發(fā)生還原反應還原劑失去的電子從鋅極流出流入銅極.經外電路Zn2+H+SO42-電流方向原電池工作原理2020/11/291212Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2還原劑(Zn原電池工作原理：實現了由化學能到電能的轉化。2020/11/2913原電池工作原理：實現了由化學能到電能的轉化。2020/11/B跟蹤練習

2020/11/2914B跟蹤練習2020/11/29144.原電池本質氧化還原反應①反應類型。負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應。②電子的移動方向。從負極流出，經導線流向正極。③離子的移動方向。陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。2020/11/29154.原電池本質氧化還原反應2020/11/2915（可以）（可以）（不可以）第一組實驗探究形成原電池的條件：2020/11/2916（可以）（可以）（不可以）第一組實驗探究形成原電池的條件：2第二組實驗（可以）（不可以）第三組實驗（可以）（不可以）2020/11/2917第二組實驗（可以）（不可以）第三組實驗（可以）（不可以）20原電池的形成條件(4)形成閉合回路。（兩電極用導線連接，或接觸。）（1）能自發(fā)地發(fā)生的氧化還原反應：①電極和電解質溶液②兩電極上分別有還原劑和氧化劑（燃料電池）（2）電解質溶液：參與電極反應或構成內電路（3）兩導體作電極：

①活動性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導體石墨），與電解質溶液反應的活潑金屬為負極。

②兩不活潑的導體－石墨或Pt等。（燃料電池電極）2020/11/2918原電池的形成條件(4)形成閉合回路。（1）能自發(fā)地酒精CuH2SO4溶液ZnAgH2SO4溶液ZnCuZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCu鹽橋ZnSO4溶液CuSO4溶液FeCu

下列裝置是否能構成原電池？∨∨2020/11/2919酒精CuH2SO4溶液ZnAgH2SO4溶液ZnCuZnSO1.判斷下列哪些裝置構成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應式.(∨)2H++2e-＝H2↑負極：總反應：正極：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑練習：(∨)2020/11/29201.判斷下列哪些裝置構成了原電池？若不是，請說明理由；若是，正極：負極：總反應：Fe－2e-＝Fe2+2Ag++2e-＝2AgFe+2Ag+=Fe2++2Ag3.判斷下面裝置是否可以組成原電池，如果可以請寫出電極反應和總反應。2020/11/2921正極：負極：總反應：Fe－2e-＝Fe2+2Ag++2e如圖Ⅰ所示的裝置，在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細絲，使之平衡。小心地往燒杯中央滴入CuSO4溶液。

片刻后可觀察到的現象是________。

A．鐵圈和銀圈左右搖擺不定

B．保持平衡狀態(tài)不變

C．鐵圈向下傾斜

D．銀圈向下傾斜

D2020/11/2922如圖Ⅰ所示的裝置，在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連接處吊著原電池的正負極的判斷方法

微觀判斷（根據電子流動方向）電子流出的極電子流入的極——負極——正極

較活潑的電極材料較不活潑的電極材料

質量增加的電極工作后質量減少的電極——負極——正極——正極——負極工作后，有氣泡冒出的電極為正極發(fā)生氧化反應的極發(fā)生還原反應的極宏觀判斷：①根據電極材料②根據原電池電極發(fā)生的反應③根據電極增重還是減重④根據電極有氣泡冒出：——負極——正極方法四2020/11/2923原電池的正負極的判斷方法微觀判斷電子流出的極——負極【小結】二.原電池的構成：一.原電池：把化學能轉化為電能的裝置1.可自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應2.兩個電極3.內部有離子導電體（通常是電解質溶液）4.形成閉合電路三.原電池的工作原理：四.原電池正負極的判斷方法：2020/11/2924【小結】二.原電池的構成：一.原電池：把化學能轉化為電能的裝練習1：Zn片,Ag片,AgNO3溶液為組裝材料，設計原電池。設計原電池：

利用下述反應：2FeCl3+Fe=3FeCl2設計一個原電池裝置。①畫出裝置圖；②標明電極材料和電解質溶液；③寫出電極反應式。負極（Fe):2Fe-2e-=Fe2+正極（C):2Fe3++2e-=2Fe2+練習2:（先寫出離子反應）2020/11/2925練習1：Zn片,Ag片,AgNO3溶液為組裝材料，設計原電池練習有A、B、C、D四種金屬分別浸入稀H2SO4中，A、B產生氣泡緩慢而C、D產生氣泡較激烈；把A、B兩種金屬用導線連接后浸入稀H2SO4中，氣泡從A金屬表面析出，把C、D兩種金屬用導線連接后浸入稀H2SO4中組成原電池，電流由C→D，根據實驗現象，可知A、B、C、D四種金屬的活動性順序。D＞C＞B＞A2020/11/2926練習D＞C＞B＞A2020/11/2926二、發(fā)展中的化學電源：干電池堿性電池蓄電池鋰電池2020/11/2927二、發(fā)展中的化學電源：干電池堿性電池蓄電池鋰電池2020/11、干電池干電池是一種伏打電池,利用某種吸收劑(如木屑或明膠)使內含物成為不會外溢的糊狀。常用作手電筒照明、收音機等的電源。酸性鋅錳干電池是最早進入市場的實用電池（1）普通鋅錳干電池優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。缺點：放電時間短，電壓下降快。2020/11/29281、干電池干電池是一種伏打電池,利用某種吸收劑(如木屑二、發(fā)展中的化學電源1.干電池石墨NH4Cl鋅錳干電池結構一次電池：放電之后不能充電的電池（內部的氧化還原反應是不可逆的）2020/11/2929二、發(fā)展中的化學電源1.干電池石墨NH4Cl鋅錳干電池結構一（2）堿性干電池堿性電池是個人音響、照相機等地首選電源。堿性電池電解液:酸性NH4Cl→堿性KOH（離子導電性更好）負極：鋅片→鋅粉（反應面積成倍增長，使放電電流大幅度提高）優(yōu)點：比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電2020/11/2930（2）堿性干電池堿性電池是個人音響、照相機等地首選電源。堿性二、發(fā)展中的化學電源1.干電池（1）一次性電池：（2）普通鋅錳電池：Zn-2e-=Zn2+（3）堿性鋅錳電池：[課本P39]、[設計P43]NH4Cl負極？正極？電解質：缺點：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2KOH負極？正極？電解質：優(yōu)點:使用壽命短，易泄漏使用壽命長，不易泄漏（4）應用：卡式錄音機、閃光燈、電動玩具、袖珍電視機等放電之后不能充電內部的氧化還原反應是不可逆的2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O2MnO2+2H2O+2e-=2MnO（OH）+2OH－ZnCZnC2020/11/2931二、發(fā)展中的化學電源1.干電池（1）一次性電池：（2）普通鋅鋅錳電池電極反應：負極：正極：Zn–2e-==Zn2+2NH4++2e-==2NH3+H2總反應：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22020/11/2932鋅錳電池電極反應：負極：Zn–2e-==Zn2+2N

鋅-錳干電池在使用過程中，鋅會逐漸溶解，鋅外殼變薄，最后內部的糊狀電解質泄露出來，對電器腐蝕。

為了防止泄露，在外殼套上金屬筒或塑料筒，制成防漏電池。P42【思考與交流】為什么鋅錳干電池放置過久會失效？

為了延長電池壽命和提高其性能，人們將電池內的電解質

換成濕的

，制成了

電池。NH4ClKOH堿性鋅錳負極：Zn+2OH-–2e-==Zn(OH)22020/11/2933鋅-錳干電池在使用過程中，鋅會逐漸溶解，2、充電電池2、充電電池：氧化還原反應在充電時可以逆向進行。1、充電電池又稱二次電池，能夠重復使用至一定的周期。手機專用電池攝像機專用電池筆記本電腦專用電池化學能放電充電電能2020/11/29342、充電電池2、充電電池：氧化還原反應在充電時可以逆向進行。用途：目前汽車上使用的電瓶大多仍是鉛蓄電池，它還廣泛用于國防、生產、生活等領域。鉛蓄電池：最早使用的充電電池。（1）鉛蓄電池特點：鉛蓄電池的電壓穩(wěn)定，使用方便安全可靠，可再次充電使用。2020/11/2935用途：目前汽車上使用的電瓶大多仍是鉛蓄電池，它還廣泛用于國防2、充電電池二次電池：氧化還原反應在充電時可以逆向進行。鉛蓄電池負極？正極？總反應：放電：化學能轉化為電能充電：電能轉化為化學能PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O放電充電電解質？優(yōu)缺點：應用：可充電，比干電池使用壽命長；但體積大，有污染汽車上使用的電瓶等2020/11/29362、充電電池二次電池：氧化還原反應在充電時鉛蓄電池負極？正極鉛蓄電池：放電時:正極材料是

負極材料是

，電解質是

。PbO2PbH2SO4負極：正極：總反應：Pb+SO42-—2e-＝PbSO4PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O放電充電2020/11/2937鉛蓄電池：放電時:正極材料是②鎳鎘充電電池：負極：正極：電解質：優(yōu)缺點：應用：CdNiO(OH)KOH具有殘留性記憶，可重復使用500次以上，體積小；但鎘有致癌作用,如不回收，會產生嚴重污染廣泛用于收錄機、無線對講機、電子閃光燈、電動剃須刀等鎳鎘電池鎘有致癌作用，有被鎳氫電池取代的趨勢。2020/11/2938②鎳鎘充電電池：負極：CdNiO(OH)KOH具有殘留性記鋰離子電池鋰離子電池是新一代可充電的綠色電池。特點：高能電池，電壓高，質量輕，貯存時間長等。用途：現已成為筆記本電腦、移動電話、攝像機、手表、心臟起搏器等低功耗電器的主流。筆記本電腦專用電池2020/11/2939鋰離子電池鋰離子電池是新一代可充電的綠色電池。筆記本電腦專用

鋰電池（有機溶劑電解液）負極：2Li-2e—=2Li+正極：I2+2e—=2I—總反應：2Li+I2=2LiI

跟相同質量的其它金屬作負極相比，使用壽命延長，高能、質輕、電壓高、工作效率高、儲存壽命長。發(fā)展中的電池2020/11/2940鋰電池（有機溶劑電解液）負極：2Li-2e—=2Li3、燃料電池——高效、環(huán)境友好的化學電池它的電極材料一般為活性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極，活性炭電極等。(例如：H2和O2的燃料電池，CH4和O2的燃料電池)燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學能直接轉換成電能的化學電池。小型高性能燃料電池2020/11/29413、燃料電池——高效、環(huán)境友好的化學電池它的電極材料一般為活氫氧燃料電池工作原理：總反應：2H2

+

O2

=2H2O通入的氣體在電極表面放電，電池只是作為一個反應器。與其它電池區(qū)別：反應物不是儲存在電池內。用途：氫氧燃料電池目前已應用于航天、軍事通訊、電視中繼站等領域

2020/11/2942氫氧燃料電池工作原理：總反應：2H2+