6.1.2化學(xué)能與電能 課件 2024-2025學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊(cè)

化學(xué)能與電能

病例分析一位年輕的化學(xué)家來看望格林太太，并為格林太太揭開了病因。化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了什么？你能為格林太太開個(gè)藥方嗎？1、火力發(fā)電原理及過程一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化石燃料燃燒推動(dòng)蒸汽機(jī)加熱水蒸氣帶動(dòng)發(fā)電機(jī)化學(xué)能

熱能

機(jī)械能

電能

一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能熱能

機(jī)械能

電能燃燒蒸汽發(fā)電機(jī)2、火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析燃燒氧化還原反應(yīng)氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移火力發(fā)電將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化過程關(guān)鍵本質(zhì)本質(zhì)引起我國煤炭資源豐富,廉價(jià)方便,又快捷方便.思考：火力發(fā)電有何弊端？①產(chǎn)生煙塵和廢氣，造成空氣污染；②SO2形成酸雨；③CO2加劇溫室效應(yīng)；④煤炭儲(chǔ)量有限，是非再生能源；⑤經(jīng)多次轉(zhuǎn)換，能量損耗大，燃料的利用率低。思考：假設(shè)你是電力工程師，面對(duì)這些利與弊，你會(huì)如何應(yīng)對(duì)呢？a、改進(jìn)火力發(fā)電b、研究新的發(fā)電方式

方式之一就是嘗試將化學(xué)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(fèi)能源，更方便。燃燒蒸汽發(fā)電機(jī)化學(xué)能熱能

機(jī)械能

電能？能否找到一種裝置將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能呢？還原劑氧化反應(yīng)氧化劑還原反應(yīng)e-如何將氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的能量直接轉(zhuǎn)化為電能？元素化合價(jià)升高,失去電子,還原劑被氧化得到氧化產(chǎn)物,發(fā)生氧化反應(yīng)；（升，失，還，還原劑被氧化,發(fā)生氧化反應(yīng)）元素化合價(jià)降低,得到電子,氧化劑被還原得到還原產(chǎn)物,發(fā)生還原反應(yīng)。（降，得，氧，氧化劑被還原,發(fā)生還原反應(yīng)）背回憶:沒有現(xiàn)象，因?yàn)镃u與稀硫酸不反應(yīng)Cu片下面進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)①將一Zn片平行插入稀H2SO4中，有什么現(xiàn)象？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋅片溶解，有氣泡產(chǎn)生Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑Zn+2H+=Zn2+

+H2↑（還原劑）（氧化劑）Zn片實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷溶解電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)

②若將Zn片,Cu片用一導(dǎo)線連接再插入稀H2SO4中，有什么現(xiàn)象？思考與交流：既然銅片上產(chǎn)生了氣體(H2)，哪么H+得到的電子是銅失去的還是鋅失去的？如何檢驗(yàn)？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出你的實(shí)驗(yàn)方案。方案1：稱量實(shí)驗(yàn)前后銅片或鋅片的質(zhì)量。方案2：觀察溶液的顏色，看有無Cu2+生成ZnCuA稀H2SO4e-e-III負(fù)極正極陰離子移向負(fù)極陽離子移向正極電子從負(fù)極流向正極電流從正極流向負(fù)極失電子得電子H+思考：你認(rèn)為這個(gè)過程能量是如何轉(zhuǎn)化的？化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能鋅片Zn-2e-＝Zn2+（氧化反應(yīng)）2.原電池電極反應(yīng)式：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2++H2↑銅片2H++2e-＝H2↑（還原反應(yīng)）CuZnA稀硫酸三、原電池1、定義:把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.2、原電池的電極負(fù)極：失去電子，氧化反應(yīng)。正極：得到電子，還原反應(yīng)。正極負(fù)極4、原電池中電子的運(yùn)動(dòng)方向：從負(fù)極到正極3、原電池中電流方向：從正極到負(fù)極電子由Zn→導(dǎo)線→銅片→H+定向移動(dòng)產(chǎn)生電流，故電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)如何書寫電極反應(yīng)方程式

書寫電極反應(yīng)式，注意幾點(diǎn)：

（1）電極反應(yīng)是一種離子反應(yīng)，遵循書寫離子反應(yīng)式的一切規(guī)則；（2）負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物、正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)；(3)兩極電極反應(yīng)式中的電子得失數(shù)目（一般）保持相等。

（4）兩極反應(yīng)相加得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)得到正極反應(yīng)、總反應(yīng)減去正極反應(yīng)得到負(fù)極反應(yīng)。如何書寫電極反應(yīng)方程式負(fù)極（鋅片）：

Zn－2e-=Zn2+負(fù)極（鋅片）：

Zn－2e-=Zn2+正極（石墨）：

2H++2e-=H2↑正極（銅片）：

Cu2++2e-=Cu總反應(yīng):Zn+2H+=Zn2++H2↑總反應(yīng):

Zn+Cu2+=Zn2++Cu(Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑)(Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu)（1）能自發(fā)地發(fā)生的氧化還原反應(yīng)：（2）兩導(dǎo)體作電極：①兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種金屬和

一種非金屬導(dǎo)體---如石墨和Pt等）②兩種非金屬單質(zhì)－石墨。(燃料電池電極)（3）電極插入電解質(zhì)溶液（酸、堿、鹽）：參與電極反應(yīng)或構(gòu)成內(nèi)電路

(4)

形成閉合回路。兩電極用導(dǎo)線連接,或接觸。3、原電池的構(gòu)成條件:

稀硫酸探究：原電池的構(gòu)成條件？條件一：有活潑性不同的兩種金屬或非金屬

稀硫酸

稀硫酸×√

酒精溶液

稀硫酸

形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中×

稀硫酸

稀硫酸×形成條件三：必須形成閉合回路4、正、負(fù)極的判斷方法負(fù)極正極兩極材料兩極反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象離子電子的移動(dòng)方向離子移動(dòng)方向e-I較活潑金屬較不活潑金屬/非金屬失去電子；氧化反應(yīng)金屬溶解/質(zhì)量減少得到電子；還原反應(yīng)有氣泡產(chǎn)生/質(zhì)量增加負(fù)極正極陰離子移向負(fù)極陽離子移向正極2、將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接置于同一稀H2SO4溶液中，下列各敘述正確的是（）A、正極附近SO42-的濃度逐漸增大B、負(fù)極附近SO42-的濃度逐漸增大C、電解質(zhì)溶液的pH逐漸減小D、電解質(zhì)溶液的pH逐漸增大BDAAAAAZnCuFe石墨

ZnCuFeCuCuAgCuSO4溶液稀H2SO4

稀H2SO4

①②③酒精溶液AgNO3溶液稀HCl

④⑤⑥√√練習(xí)AZnFe3、判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若是，指出正負(fù)極名稱，并寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)?！獭蹋?）鋅片插入稀硫酸中，被腐蝕。（2）鋅片在鋅-銅-稀硫酸的原電池中作為負(fù)極，也被腐蝕。請(qǐng)問哪個(gè)反應(yīng)速率更快？思考題14、原電池的應(yīng)用：①加快氧化還原反應(yīng)的速率Zn稀硫酸CuZnA有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①a、b相連后，a極金屬不斷溶解②c、d相連后，外電路電流由d到c③a、c相連后，c極產(chǎn)生大量氣泡④b、d相連后，d極發(fā)生氧化反應(yīng)據(jù)此，判斷四種金屬的活動(dòng)性順序是a＞c＞d＞b思考題24、原電池的應(yīng)用：②比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱原電池化學(xué)能電能化學(xué)電池氧化還原反應(yīng)二、發(fā)展中的化學(xué)電源干電池堿性電池蓄電池鋰離子電池燃料電池1、干電池負(fù)極：鋅筒2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3↑+H2O一次性電池正極：石墨棒最早使用的電池：鋅錳電池Zn-2e-=Zn2+堿性鋅錳電池用濕的KOH代替NHCl4作電解質(zhì)缺點(diǎn)：使用壽命短，易泄露堿性鋅錳干電池正極：2MnO2+2H2O+2e-＝2MnO(OH)＋2OH-負(fù)極：Zn＋2OH--2e-＝Zn(OH)2電池總反應(yīng)式：Zn＋2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2

＋2MnO(OH)

2.充電電池鉛蓄電池最早使用的充電電池：（又稱二次電池）鉛蓄電池構(gòu)造示意圖電極反應(yīng)式（放電時(shí)）負(fù)極：Pb+SO42--2e-＝PbSO4正極：PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O

鉛蓄電池PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O放電充電總反應(yīng)：放電充電鎳鎘電池優(yōu)缺點(diǎn):密封式、體積小、壽命長。具有殘留性記憶，可重復(fù)使用500次以上，體積小；但鎘有致癌作用,如不回收，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重污染負(fù)極:Cd正極:NiO(OH)電解質(zhì):KOH鎳氫電池應(yīng)用：廣泛用于收錄機(jī)、無線對(duì)講機(jī)、電子閃光燈、電動(dòng)剃須刀等鎘有致癌作用，有被鎳氫電池取代的趨勢(shì)。鋰離子電池新一代可充電的綠色電池。是筆記本電腦，移動(dòng)電話，攝象機(jī)等低功耗電器的主流電源。【練習(xí)】鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質(zhì)溶液為H2SO4，電池放電時(shí)的反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，下列對(duì)電池放電時(shí)的分析正確的是(

)A．Pb為正極被氧化B．電子從PbO2

經(jīng)外電路流向PbC．負(fù)極的電極反應(yīng)式為：

Pb+SO42--2e-＝PbSO4↓

D．電解質(zhì)溶液pH不斷減小C3、燃料電池特點(diǎn)：是一種高效,環(huán)境友好的發(fā)電裝置原理：將和反應(yīng)所放出的直接轉(zhuǎn)化為燃料氧化劑化學(xué)能電能與其他電池的區(qū)別：反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是由外設(shè)裝備提供燃料和氧化劑氫氧燃料電池電極：惰性金屬Pt負(fù)極：通入H2正極：通入O23、燃料電池總反應(yīng)式：2H2+O2=2H2Ob類:電解質(zhì)溶液為30%的氫氧化鉀溶液.負(fù)極：

2H2–4e-+4OH-

=4H2O正極：O2+4e-+2H2O=4OH-a類:電解質(zhì)溶液為稀硫酸.負(fù)極：

2H2–4e-=4H+正極：O2+4e-+4H+

=2H2O總反應(yīng)式：2H2+O2=2H2O1．氫氧燃料電池可以使用在航天飛機(jī)上，其反應(yīng)原理示意圖如圖。下列有關(guān)氫氧燃料電池的說法正確的是(

) A.該電池工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

B.該電池中電極a是正極

C.外電路中電子由電極b通過導(dǎo)線流向電極a D.該電池的總反應(yīng)：2H2＋O2=2H2O電極aH2O2電極bD2．以乙醇為原料制作的燃料電池，即乙醇燃料電池，相比于甲醇燃料電池在安全性方面具有很大優(yōu)勢(shì)。乙醇燃料電池的總反應(yīng)式：C2H5OH＋3O2=2CO2＋3H2O。下列說法不正確的是(

)A．C2H5OH在電池的負(fù)極上參加反應(yīng)B．1mol乙醇被氧化轉(zhuǎn)移6mol電子C．在外電路中電子由負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極D．電