必修2化學(xué)能與電能PPT課件

1、化學(xué)能與電能電的廣泛應(yīng)用電的廣泛應(yīng)用 電能是現(xiàn)代社會中電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小、使用最方便、污染最小的一種的一種二次能源二次能源，又稱為電力。，又稱為電力。1、火力發(fā)電原理及過程、火力發(fā)電原理及過程燃燒燃燒蒸汽蒸汽發(fā)電機發(fā)電機化學(xué)能化學(xué)能 熱能熱能 機械能機械能 電能電能一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能2、火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析、火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析燃燒燃燒氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移火力發(fā)電火力發(fā)電將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化舊鍵斷裂和新

2、鍵形成、體系能量變化過程過程關(guān)鍵關(guān)鍵本質(zhì)本質(zhì)本質(zhì)本質(zhì)引起引起思考：思考：火力發(fā)電有何弊端？火力發(fā)電有何弊端？多次轉(zhuǎn)換，能量利用率低多次轉(zhuǎn)換，能量利用率低燃燒燃燒蒸汽蒸汽發(fā)電機發(fā)電機化學(xué)能化學(xué)能 熱能熱能 機械能機械能 電能電能實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象：鋅片溶解，有氣泡產(chǎn)生鋅片溶解，有氣泡產(chǎn)生將一將一zn片平行插入稀片平行插入稀h2so4中，有什么現(xiàn)象？中，有什么現(xiàn)象？zn + 2h+ = zn2+ + h2（還原劑）（還原劑）（氧化劑）（氧化劑）還原劑還原劑氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化劑氧化劑還原反應(yīng)還原反應(yīng)e-如何將氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的能量如何將氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的能量直接轉(zhuǎn)化為電能？直接轉(zhuǎn)化為電能？實驗現(xiàn)象

3、：實驗現(xiàn)象：銅片上有氣泡產(chǎn)生，銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷溶解鋅片不斷溶解電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn) 若將若將zn片片,cu片用一導(dǎo)線連接再插入稀片用一導(dǎo)線連接再插入稀h2so4 中，有什么現(xiàn)象？中，有什么現(xiàn)象？實驗探究實驗探究zncua稀稀h2so4e-e-iii負(fù)極負(fù)極正極正極陰陰離子移向離子移向負(fù)負(fù)極極陽陽離子移向離子移向正正極極電子電子從負(fù)極流向正極從負(fù)極流向正極電流電流從正極流向負(fù)極從正極流向負(fù)極 失電子失電子得電子得電子鋅片鋅片 zn -2e- zn2+（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)） 2.原電池原電池 1、定義：、定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置2、電極反應(yīng)式：、電

4、極反應(yīng)式：負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：總反應(yīng)：總反應(yīng)： zn + 2h+ = zn2+ + h2銅片銅片 2h+ + 2e- h2（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)） cuzna稀硫酸稀硫酸 稀硫酸探究：探究：原電池的構(gòu)成條件？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：必須形成閉合回路形成條件三：必須形成閉合回路1 12 23 33 3、原電池的構(gòu)成條件、原電池的構(gòu)成條件: :兩種活動性不同的金屬（或一種是可導(dǎo)電的兩種活動性不同的金屬（或一種是可導(dǎo)電的非金屬）做電極非金屬）做電極電極插入電解質(zhì)溶液中

5、（酸、堿、鹽）電極插入電解質(zhì)溶液中（酸、堿、鹽）兩極相連形成閉合回路兩極相連形成閉合回路原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)：原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)4 4自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)4 4、正、負(fù)極的判斷方法、正、負(fù)極的判斷方法電子流出；電子流出；金屬溶解金屬溶解/ /質(zhì)量減少質(zhì)量減少電子流入；電子流入；負(fù)極負(fù)極較活潑金屬；較活潑金屬；正極正極氧化反應(yīng)；氧化反應(yīng)；較不活潑金屬較不活潑金屬/ /非金屬；非金屬；還原反應(yīng)；還原反應(yīng)； 有氣泡產(chǎn)生有氣泡產(chǎn)生/ /質(zhì)量增加質(zhì)量增加1.對于鋅對于鋅-銅銅-稀硫酸組成的原電池裝置中，稀硫酸組成的原電池裝置中，當(dāng)導(dǎo)線中有當(dāng)導(dǎo)線中有1 mo

6、l電子通過時，理論上的電子通過時，理論上的兩極變化是兩極變化是鋅片溶解了鋅片溶解了 g 銅片上析出銅片上析出 l h2 【練習(xí)練習(xí)】32.511.22、將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接置于同一稀、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（溶液中，下列各敘述正確的是（ ）a、正極附近、正極附近so42-的濃度逐漸增大的濃度逐漸增大b、負(fù)極附近、負(fù)極附近so42-的濃度逐漸增大的濃度逐漸增大c、電解質(zhì)溶液的、電解質(zhì)溶液的 ph 逐漸減小逐漸減小d、電解質(zhì)溶液的、電解質(zhì)溶液的 ph 逐漸增大逐漸增大bdaaaaazn cufe 石墨石墨 zn cufe cucu ag cuso4

7、 溶液溶液 稀稀h2so4 稀稀h2so4 酒精溶液酒精溶液 agno3溶液溶液 稀稀hcl 練練習(xí)習(xí)azn fe 3 3、判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若是，指出正、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)。負(fù)極名稱，并寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)。正極：正極：負(fù)極：負(fù)極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：fe - 2e-fe2+cu2+2e-cufe+cu2+fe2+cuaalmgnaoh溶液溶液正極：正極：負(fù)極：負(fù)極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：al - 3e-+4oh-alo2-+2h2o2h2o+2e-2oh-+h22al+2h2o+2oh-=2alo2-+3h2（1）鋅片插入稀硫酸

8、中，被腐蝕。）鋅片插入稀硫酸中，被腐蝕。（2）鋅片在鋅鋅片在鋅- -銅銅- -稀硫酸的原電池中作為負(fù)極，也稀硫酸的原電池中作為負(fù)極，也 被腐蝕。請問被腐蝕。請問哪個哪個反應(yīng)速率更快？反應(yīng)速率更快？思考題思考題 14、原電池的應(yīng)用：、原電池的應(yīng)用：加快氧化還原反應(yīng)的速率加快氧化還原反應(yīng)的速率zn稀硫酸稀硫酸cuzna 有有a、b、c、d四塊金屬片，浸入稀硫酸中，用四塊金屬片，浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池導(dǎo)線兩兩相連組成原電池 a、b相連后，相連后，a極金屬不斷溶解極金屬不斷溶解 c、d相連后，外電路電流由相連后，外電路電流由d到到c a、c相連后，相連后，c極產(chǎn)生大量氣泡極產(chǎn)生大量氣泡

9、 b、d相連后，相連后，d極發(fā)生氧化反應(yīng)極發(fā)生氧化反應(yīng) 據(jù)此，判斷四種金屬的活動性順序是據(jù)此，判斷四種金屬的活動性順序是ac d b思考題思考題 24、原電池的應(yīng)用：、原電池的應(yīng)用：比較金屬的活動性強弱比較金屬的活動性強弱請根據(jù)反應(yīng)請根據(jù)反應(yīng) fe + cu2+ = fe 2+ cu，設(shè)計原電池設(shè)計原電池思考題思考題 3a負(fù)極：負(fù)極：fe - 2e- = fe 2+正極：正極： cu 2+ + 2e- = cufecu/ccuso4溶液溶液【練習(xí)練習(xí)】將下列氧化還原將下列氧化還原 反應(yīng)設(shè)計成原電池反應(yīng)設(shè)計成原電池2fe3+ + fe = 3fe2+zn + 2ag+ = zn2+ + 2ag二

10、、發(fā)展中的化學(xué)電源二、發(fā)展中的化學(xué)電源干電池干電池堿性電池堿性電池蓄電池蓄電池鋰離子電池鋰離子電池燃料電池燃料電池1、干電池、干電池負(fù)極：負(fù)極：鋅筒鋅筒2mno2+2nh4+ +2e- =mn2o3+2nh3+h2o一次性電池一次性電池正極：正極：石墨棒石墨棒最早使用的電池：鋅錳電池最早使用的電池：鋅錳電池zn - 2e- = zn2+堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池用濕的用濕的koh代替代替nhcl4作電解質(zhì)作電解質(zhì)2.2.充電電池充電電池鉛蓄電池鉛蓄電池 最早使用的充電電池：最早使用的充電電池：（又稱二次電池）（又稱二次電池）鉛蓄電池構(gòu)造示意圖鉛蓄電池構(gòu)造示意圖 電極反應(yīng)式（放電時）電極反應(yīng)式（放

11、電時）負(fù)極：負(fù)極：pb + so42-2e-pbso4正極：正極：pbo2 + 4h+ + so42- + 2e-pbso4 + 2h2o 鉛蓄電池鉛蓄電池pbo2 + pb + 2h2so4 2pbso4 + 2h2o放電放電充電充電總反應(yīng)：總反應(yīng)：放電放電充電充電鎳鎘電池鎳鎘電池 密封式、體積小、壽命長。但鎘有毒。密封式、體積小、壽命長。但鎘有毒。負(fù)極：負(fù)極：cd正極：正極：nio(oh)電解質(zhì)：電解質(zhì)：koh鎳氫電池鎳氫電池鋰離子電池鋰離子電池新一代可充電新一代可充電的的綠色電池綠色電池。是筆記本電腦是筆記本電腦，移動電話，移動電話，攝象機等低功攝象機等低功耗電器的主流耗電器的主流電源。

12、電源。【練習(xí)】【練習(xí)】鉛蓄電池的兩極分別為鉛蓄電池的兩極分別為pb、pbo2，電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為h2so4，電池放電時的反應(yīng)為，電池放電時的反應(yīng)為 pbpbo22h2so4=2pbso42h2o，下列，下列 對電池放電時的分析正確的是對電池放電時的分析正確的是() apb為正極被氧化為正極被氧化 b電子從電子從pbo2 經(jīng)外電路流向經(jīng)外電路流向pb c負(fù)極的電極反應(yīng)式為：負(fù)極的電極反應(yīng)式為： pb + so42- - 2e-pbso4 d電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液ph不斷減小不斷減小c 【練習(xí)】【練習(xí)】 鎳鎳-鎘可充電電池，電極材料是鎘可充電電池，電極材料是cd和和nio(oh)，電解質(zhì)是，電

13、解質(zhì)是koh，放電時的電極反應(yīng)，放電時的電極反應(yīng)式：負(fù)極：式：負(fù)極： cd + 2oh- - 2e- = cd(oh)2, 正極：正極：2nio(oh)+2h2o+2e- = 2ni(oh)2+2oh- 下列說法不正確的是：下列說法不正確的是： a.電池的總反應(yīng)式是電池的總反應(yīng)式是 cd+2nio(oh)+2h2o 2ni(oh)2+cd(oh)2 b.電池充電時，鎘元素被還原電池充電時，鎘元素被還原 c.電池放電時，電池負(fù)極周圍溶液的電池放電時，電池負(fù)極周圍溶液的ph不斷增大不斷增大 放電放電充電充電c3、燃料電池、燃料電池特點：特點： 是一種高效是一種高效, ,環(huán)境友好的發(fā)電裝置環(huán)境友好的

14、發(fā)電裝置原理：原理：將將 和和 反應(yīng)所放出的反應(yīng)所放出的 直接轉(zhuǎn)化為直接轉(zhuǎn)化為 燃料燃料氧化劑氧化劑化學(xué)能化學(xué)能電能電能與其他電池的區(qū)別：與其他電池的區(qū)別：反應(yīng)物不是儲存在電池內(nèi)部，而是由外設(shè)裝備反應(yīng)物不是儲存在電池內(nèi)部，而是由外設(shè)裝備提供燃料和氧化劑提供燃料和氧化劑氫氧燃料電池氫氧燃料電池電極：電極：惰性金屬惰性金屬pt負(fù)極：負(fù)極：通入通入h2正極：正極：通入通入o23、燃料電池、燃料電池總反應(yīng)式：總反應(yīng)式： 2h2+o2 = 2h2o電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為30%的的氫氧化鉀氫氧化鉀溶液溶液.負(fù)極：負(fù)極： 2h2 4e- + 4oh- = 4h2o正極：正極： o2+ 4e- + 2h2o

15、 = 4oh-電解質(zhì)溶液為稀硫酸電解質(zhì)溶液為稀硫酸.負(fù)極：負(fù)極： 2h2 4e- = 4h+正極：正極： o2+ 4e- + 4h+ = 2h2o1氫氧燃料電池可以使用氫氧燃料電池可以使用在航天飛機上，其反應(yīng)原在航天飛機上，其反應(yīng)原理示意圖如圖。下列有關(guān)理示意圖如圖。下列有關(guān)氫氧燃料電池的說法正確氫氧燃料電池的說法正確的是的是()a.該電池工作時電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能該電池工作時電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 b.該電池中電極該電池中電極a是正極是正極 c.外電路中電子由電極外電路中電子由電極b通過導(dǎo)線流向電極通過導(dǎo)線流向電極ad.該電池的總反應(yīng)：該電池的總反應(yīng)：2h2o2=2h2o電極電極ah2o2電極電極bd

16、2以乙醇為原料制作的燃料電池，即乙醇燃料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電池，相比于甲醇燃料電池在安全性方面具有很大優(yōu)勢。乙醇燃料電池的總反應(yīng)式：有很大優(yōu)勢。乙醇燃料電池的總反應(yīng)式： c2h5oh3o2= 2co23h2o。下列說法不。下列說法不正確的是正確的是()ac2h5oh在電池的負(fù)極上參加反應(yīng)在電池的負(fù)極上參加反應(yīng)b1 mol乙醇被氧化轉(zhuǎn)移乙醇被氧化轉(zhuǎn)移6 mol電子電子c在外電路中電子由負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極在外電路中電子由負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極d電池正極得電子的物質(zhì)是電池正極得電子的物質(zhì)是o2b利用利用cu+2fecl3=cucl2+2fecl2

17、反應(yīng)，反應(yīng)，設(shè)計原電池設(shè)計原電池（1）選用）選用_為負(fù)極，為負(fù)極，_為正極，為正極，電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為_。（2）寫出電極反應(yīng)式）寫出電極反應(yīng)式負(fù)極：負(fù)極：_正極：正極：_（3）畫出裝置圖）畫出裝置圖 微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中是廣泛應(yīng)用的一種銀鋅電池，微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中是廣泛應(yīng)用的一種銀鋅電池，其電極分別是其電極分別是ag2o和和zn，電解質(zhì)溶液為，電解質(zhì)溶液為koh溶液，電極溶液，電極反應(yīng)式分別為反應(yīng)式分別為 zn + 2oh- -2e- = zno + h2o ag2o + h2o + 2e- = 2ag + 2oh- 電池總反應(yīng)式為電池總反應(yīng)式為ag2ozn=2agzno 根據(jù)上述反應(yīng)式，下列敘述中正確的是根據(jù)上述反應(yīng)式，下列敘述中正確的是() a.在使用過程中，電池負(fù)極區(qū)溶液在使用過程中，電池負(fù)極區(qū)溶液ph增大增大 b.在使用過程中，電子由在使用過程中，電子由ag2o極經(jīng)外電路流向極經(jīng)外電路流向zn極極 c.在使用過程中，在使用過程中，zn電極發(fā)生還原反應(yīng)，電極發(fā)生還原反應(yīng)，ag2o電極發(fā)電極發(fā) 生氧化反應(yīng)生