化學(xué)反應(yīng)與能量 原電池

化學(xué)反應(yīng)與能量原電池第1頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月一、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中的能量變化一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的過程，本質(zhì)上就是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過程。正是這一過程，使化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)還伴隨能量的變化。1.化學(xué)能與熱能第2頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)鍵與反應(yīng)過程中的能量變化：舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成的過程消耗能量釋放能量吸收能量釋放能量吸收能量吸<放吸>放吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)第3頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)反應(yīng)的能量變化也可以從反應(yīng)物生成物的總能量的相對高低加以說明，是吸收能量還是放出能量，決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對高低。第4頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)反應(yīng)物的總能量生成物的總能量>反應(yīng)過程能量放出熱量反應(yīng)過程能量吸收熱量反應(yīng)物反應(yīng)物生成物生成物△H<0△H>0反應(yīng)物的總能量生成物的總能量＜在化學(xué)反應(yīng)過程中放出或吸收的熱量，通常叫做反應(yīng)熱。用符號△H表示，單位：KJ/mol第5頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論反應(yīng)后溶液的溫度比反應(yīng)前鹽酸和NaOH溶液都高反應(yīng)放出熱量活動·探究反應(yīng)后溶液的溫度比反應(yīng)前鹽酸的高反應(yīng)放出熱量反應(yīng)后體系的溫度比反應(yīng)前的低反應(yīng)吸收熱量鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)鹽酸和鋅反應(yīng)氫氧化鋇晶體和氯化銨固體反應(yīng)第6頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月常見的哪些是放熱變化？哪些是吸熱變化？吸熱：Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)CO2與焦炭的反應(yīng)水蒸汽與焦炭的反應(yīng)多數(shù)分解反應(yīng)放熱：濃硫酸的稀釋強(qiáng)堿溶于水酸堿中和反應(yīng)多數(shù)化合反應(yīng)燃燒反應(yīng)活潑金屬與酸反應(yīng)第7頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月二、化學(xué)能與電能1、化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化：化學(xué)能可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，但只有釋放能量的氧化還原反應(yīng)才可能通過原電池實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能的轉(zhuǎn)化，并非所有釋放能量的化學(xué)反應(yīng)均能通過原電池實(shí)現(xiàn)和電能的轉(zhuǎn)化原電池概念：借助于氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。第8頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月形成原電池的條件（可以）（可以）（可以）（不可以）形成條件一：活潑性不同的兩個(gè)電極負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等第9頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月（可以）（不可以）形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；形成原電池的條件第10頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）可以第11頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）組成原電池的條件（1）有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）作電極。（2）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。

（3）兩極相連形成閉合電路。

（4）內(nèi)部條件：能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。第12頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月兩極的判斷和電極反應(yīng)：較活潑的金屬作負(fù)極，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)；較不活潑金屬（或石墨）作正極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)。外電路中，電子從較活潑的金屬（負(fù)極）流向正極（較不活潑的金屬或石墨）；電解質(zhì)溶液中，陽離子奔向正極，陰離子奔向負(fù)極。

第13頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月ABCDEFMN1.下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？OVXVVXXXV原電池構(gòu)成條件典型例題：V第14頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月思考判斷下列裝置是否是原電池，若是原電池指出正、負(fù)極，寫出兩極的電極反應(yīng)式。第15頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月是原電池負(fù)極（Fe）Fe-2e-=Fe2+正極（C）2H++2e-=H2

↑

總反應(yīng)2H++Fe=Fe2++H2

↑

是原電池負(fù)極（Zn）Zn-2e-=Zn2+正極（C）Cu2++2e-=Cu總反應(yīng)Cu2++Zn=Zn2++Cu

第16頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月不是原電池負(fù)極（Cu）Cu-2e-=Cu2+正極（C）2Ag++2e-=2Ag總反應(yīng)2Ag++Cu=Cu2++2Ag乙醇不是電解質(zhì)，不能發(fā)生氧化還原反應(yīng)是原電池第17頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)：負(fù)極正極電子流方向電流方向氧化反應(yīng)負(fù)極金屬被氧化而腐蝕。還原反應(yīng)正極金屬被保護(hù)。較活潑金屬較不活潑金屬或石墨第18頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月原電池原理的應(yīng)用：1）比較金屬的活動性。2）防止金屬被腐蝕。如：在輪船外表水線以下位置附加鋅塊。3）加快化學(xué)反應(yīng)速率。如：在鋅與稀硫酸反應(yīng)制氫氣時(shí)，向稀硫酸中加入硫酸銅溶液。第19頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月1.鋅錳干電池酸式鋅錳干電池電極反應(yīng)式：負(fù)極：Zn→Zn2＋＋2e－正極：2NH4++2MnO2+2e-→2NH3+Mn2O3+H2OZn生成[Zn(NH3)4]2+二、認(rèn)識幾種電池第20頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2.鉛蓄電池第21頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2.鉛蓄電池正極：PbO2+4H++SO42-+2e-→PbSO4+2H2O負(fù)極：Pb+SO42-→PbSO4+2e-放電時(shí)為原電池：充電時(shí)為電解池：電池反應(yīng)：陽極：PbSO4+2H2O

→PbO2+

4H++SO42-＋2e-陰極：PbSO4

+2e-→Pb+SO42-電解池反應(yīng)：第22頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月3.氫氧燃料電池閱讀課本P58.了解燃料電池的重要用途第23頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月燃料電池介質(zhì)電池反應(yīng)：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性負(fù)極正極中性負(fù)極

正極堿性負(fù)極正極2H2

→4H+

＋4e-

O2+4H+

+4e-→2H2O2H2

→4H++4e-

O2+2H2O+4e-→4OH-2H2+4OH-→4H2O＋4e-

O2+2H2O+4e-→4OH-第24頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）利用鐵被氧氣氧化時(shí)放熱反應(yīng)所放出的熱量。（2）碳粉的主要作用是和鐵粉、氯化鈉溶液一起構(gòu)成原電池，加速鐵屑的氧化。氯化鈉溶于水，形成了電解質(zhì)溶液。（3）負(fù)極：2Fe→2Fe2++4e-，正極：O2+2H2O+4e-→4OH-，總反應(yīng)方程式是：4Fe+3O2+6H2O===4Fe(OH)3市場上出售的“熱敷袋”其主要成分是鐵屑、碳粉、木屑和少量氯化鈉、水等，熱敷袋啟用之前用塑料袋密封使其與空氣隔絕，啟用時(shí)，打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量，使用完后，會發(fā)現(xiàn)有大量的鐵銹存在，請回答下列問題：（1）熱敷袋使用時(shí)，為什么會放出熱量？（2）碳粉的主要作用是什么？氯化鈉又起了什么作用？（3）試寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式。第25頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月生活中常用的充電電池:鋰電池（非水有機(jī)溶劑電解液）負(fù)極：2Li→2Li++2e-，正極：I2+2e-→2I-，總反應(yīng)：2Li+I2=2LiI跟相同質(zhì)量的其它金屬作負(fù)極相比，使用壽命延長，高能、質(zhì)輕、電壓高、工作效率高、儲存壽命長。第26頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月心臟起博器的原電池

已知人體血液的pH值在7.35～7.45之間。將心臟起博器植入如圖紅色區(qū)域靜脈血管內(nèi)，請寫出電極反應(yīng)式并分析其工作原理。Zn-負(fù)極，Pt-正極；人體體液作電解質(zhì)，溶解氧做氧化劑。負(fù)極反應(yīng)：2Zn+4OH-→2Zn(OH)2

+4e-正極反應(yīng)：O2+4e-+2H2O→4OH-電池反應(yīng)：2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2放出電脈沖進(jìn)行工作第27頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月如果制取廉價(jià)氫氣的方法一旦取得突破，那么人們利用氫氣這種新能源的新時(shí)代就會來臨。人們現(xiàn)在正在研制用氫氣為動力的汽車、飛機(jī)。據(jù)估計(jì)，利用氫氣作為燃料的飛機(jī)將在本世紀(jì)初正式實(shí)用，而特別引人注意的是，這種飛機(jī)會比目前的超音速飛機(jī)速度快兩倍，其飛行高度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)在的波音飛機(jī)。為什么以氫氣為動力的飛機(jī)會具有這些優(yōu)勢性呢？

下面我們就來談?wù)剼錃馊剂系牧硪粋€(gè)理想的優(yōu)秀品質(zhì)，它的密度小，發(fā)熱量高。氫氣在過去被稱為“輕氣”，它是所有氣體中最輕的，密度僅為0.089克/升，相當(dāng)于空氣密度的1/14。人類的第一個(gè)氣球就是氫氣球。當(dāng)氫氣加壓變?yōu)橐簯B(tài)氫時(shí)，其密度仍然要比常規(guī)的液體燃料要小40%，這對于其