二专题时化学能转化为电能学习教案.pptx

会计学1二专题时化学能转化二专题时化学能转化(zhunhu)为电能为电能第一页，共25页。 英国有一位贵妇人因蛀牙补过一颗黄金假牙，后因车祸英国有一位贵妇人因蛀牙补过一颗黄金假牙，后因车祸又补了颗不锈钢假牙。从此出现头痛、失眠、心情烦躁等症又补了颗不锈钢假牙。从此出现头痛、失眠、心情烦躁等症状状(zhngzhung)(zhngzhung)，四处求医总是找不到病因。这种痛苦的经，四处求医总是找不到病因。这种痛苦的经历一直持续了十年，直到有一次在上流社会的舞会上巧遇一历一直持续了十年，直到有一次在上流社会的舞会上巧遇一位著名化学家，这位化学家帮她找到病因，才解除了病痛。位著名化学家，这位化学家帮她找到病因，才解除了病痛。让我们带着这两个让我们带着这两个(lin )疑问到下面的学习中去寻找答案疑问到下面的学习中去寻找答案吧！吧！ 1780 1780年，意大利生物学家伽伐尼为给妻子看病，遵医年，意大利生物学家伽伐尼为给妻子看病，遵医嘱买了不少青蛙。当用金属解剖刀触动靠近铜盘嘱买了不少青蛙。当用金属解剖刀触动靠近铜盘(tn pn)(tn pn)的青蛙腿的青蛙腿皮时，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。皮时，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。第1页/共25页第二页，共25页。活动活动(hu dng)与探究与探究实验现象实验现象结论结论 实验实验1 1 实验实验2 2 实验实验3 3 实验实验4 4ZnZn表面表面(biomin)(biomin)冒气冒气泡，泡，CuCu表面表面(biomin)(biomin)无明显无明显的变化的变化ZnZn表面冒气泡，表面冒气泡，CuCu表面无明显表面无明显(mngxin)(mngxin)的变化的变化ZnZn表面冒气泡，表面冒气泡，CuCu表面也有气泡表面也有气泡ZnZn表面冒气泡，表面冒气泡，CuCu表表面也有气泡，指针发生面也有气泡，指针发生了偏转了偏转有电流产生有电流产生问题：为什么问题：为什么CuCu表表面也冒气泡呢？后面也冒气泡呢？后面我们再解释面我们再解释第2页/共25页第三页，共25页。深入深入(shnr)探探究究探究探究1 1：若将两块锌片用导线相连插入盛有稀硫酸：若将两块锌片用导线相连插入盛有稀硫酸的烧杯的烧杯(shobi)(shobi)里，将观察到什么现象？里，将观察到什么现象？结论结论(jiln)：ZnZn的表面冒气泡，但电流表的指针不偏的表面冒气泡，但电流表的指针不偏转转现象：现象：无电流产生无电流产生探究探究2 2：若将原装置中的铜片换成石：若将原装置中的铜片换成石墨棒，现象又将如何呢？墨棒，现象又将如何呢？现象：现象：ZnZn、C C的表面冒气泡，电流表的指的表面冒气泡，电流表的指针有偏转针有偏转结论：结论：有电流产生有电流产生第3页/共25页第四页，共25页。探究探究3 3：若将原装置中的锌片换：若将原装置中的锌片换成成石墨棒，又有何现象？石墨棒，又有何现象？现象现象(xinxing)：CuCu、C C的表面无气泡，电流表的指针的表面无气泡，电流表的指针(zhzhn)(zhzhn)无偏转无偏转结论结论(jiln)：无电流产生无电流产生第4页/共25页第五页，共25页。负极负极正极正极Zn-2e-=Zn2+2H+ +2e-=H2还原剂还原剂(Zn)失去失去(shq)电子，发生电子，发生氧化反应氧化反应氧化剂氧化剂(H+)在铜在铜极上得到电子极上得到电子(dinz)，发生还，发生还原反应原反应还原剂失去还原剂失去(shq)(shq)的电子的电子从锌极流出从锌极流出流入铜极流入铜极.经外电路经外电路Zn2+H+SO42-电流方向电流方向装置中电流方向、正装置中电流方向、正负电极、电子流动方负电极、电子流动方向、电极上的反应情向、电极上的反应情况分析况分析 思考思考:化学能是如何转变成电能的呢？化学能是如何转变成电能的呢？思考思考:构成原电池的条构成原电池的条件有哪些呢？件有哪些呢？第5页/共25页第六页，共25页。归纳归纳(gun)(gun)整理整理2.2.形成形成(xngchng)(xngchng)原电池的条件：原电池的条件：(1) (1) 有自发发生的氧化有自发发生的氧化(ynghu)(ynghu)还原还原反应反应(2) (2) 有两个活泼性不同的电极有两个活泼性不同的电极(3) (3) 有电解质溶液有电解质溶液(4) (4) 形成闭合电路形成闭合电路 1.1.定义：我们把将化学能转变为电能的装置称为原电池。定义：我们把将化学能转变为电能的装置称为原电池。第6页/共25页第七页，共25页。 问题：根据前面所学的知识，我们知道问题：根据前面所学的知识，我们知道ZnZn失去的电子给了失去的电子给了CuCu，好像好像ZnZn表面应该没有气泡的嘛。为什么实验表面应该没有气泡的嘛。为什么实验(shyn)(shyn)中中ZnZn表面也冒表面也冒气泡呢？提示：实验气泡呢？提示：实验(shyn)(shyn)用的用的ZnZn不纯，表面看到黑色的物质是不纯，表面看到黑色的物质是石墨。石墨。结论结论(jiln):锌表面也形成了原锌表面也形成了原电池电池第7页/共25页第八页，共25页。原电池反应原电池反应(fnyng)的实质是自发的氧化还原反应的实质是自发的氧化还原反应(fnyng)。 Zn - 2e- =Zn2+ Zn - 2e- =Zn2+负极：氧化反应，价升高，失去电子负极：氧化反应，价升高，失去电子(dinz)(dinz) 得失电子得失电子(dinz)(dinz)守恒守恒总的方程式：总的方程式：2H+Zn = Zn2+ + H22H+Zn = Zn2+ + H2正极：还原反应正极：还原反应(fnyng)(fnyng)，价降低，得到，价降低，得到电子电子2H2H+ + + 2e+ 2e- -=H=H2 2电极反应的规律和电极反应式书写：电极反应的规律和电极反应式书写：第8页/共25页第九页，共25页。交流交流(jioli)(jioli)与讨论与讨论在一块表面无锈的铁片上滴一大滴含酚酞在一块表面无锈的铁片上滴一大滴含酚酞(fn ti)(fn ti)的的食盐水，放置一段时间后可以看到液滴周围逐渐呈现红食盐水，放置一段时间后可以看到液滴周围逐渐呈现红色，并慢慢形成褐色的锈斑。试说明产生此现象的原因。色，并慢慢形成褐色的锈斑。试说明产生此现象的原因。形成形成(xngchng)(xngchng)了铁了铁- -碳原电池碳原电池第9页/共25页第十页，共25页。普通锌锰电池普通锌锰电池碱性电池碱性电池 镍镍镉镉电电池池小型高性能燃料电小型高性能燃料电池池 锂离子电池锂离子电池 镍氢电池镍氢电池 第10页/共25页第十一页，共25页。干电池干电池负极负极(fj)(fj)（锌筒）（锌筒）Zn-2e- =Zn2+Zn-2e- =Zn2+正极（石墨）正极（石墨）2MnO2+2NH4+ +2e- =2MnO(OH)+2NH32MnO2+2NH4+ +2e- =2MnO(OH)+2NH3总反应：总反应：Zn+ 2MnO2+2NH4+ = Zn2+ 2MnO(OH)+2NH3Zn+ 2MnO2+2NH4+ = Zn2+ 2MnO(OH)+2NH3第11页/共25页第十二页，共25页。资资 料：料： 银锌原电池是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣，故银锌原电池是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣，故称纽扣电池。盒内一端填充氧化银和石墨组成称纽扣电池。盒内一端填充氧化银和石墨组成(z chn)(z chn)的活性材料，另一端填充锌汞合金组成的活性材料，另一端填充锌汞合金组成(z chn)(z chn)的活性的活性材料。电极反应如下：材料。电极反应如下： 锌：锌：Zn + 2OH- - 2e- = ZnO+H2OZn + 2OH- - 2e- = ZnO+H2O 氧化银：氧化银：Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-锌是锌是 极，发生极，发生(fshng) 反应；反应；氧化银是氧化银是 极，发生极，发生(fshng) 反应。反应。总反应为：总反应为： .负负氧氧 化化正正还还 原原Zn+AgZn+Ag2 2O=ZnO+2AgO=ZnO+2Ag第12页/共25页第十三页，共25页。铅蓄电池铅蓄电池1.1.电极材料电极材料(cilio)(cilio)及原料及原料2.2.电解质溶液电解质溶液3.3.电极反应式：电极反应式：正极正极(zhngj)(zhngj)：PbO2 PbO2 负极：负极：PbPbH2SO4H2SO4溶液溶液(rngy)(rngy)负极（负极（PbPb）:Pb-2e:Pb-2e- -+SO+SO4 4 2 2 - -=PbSO=PbSO4 4Pb+PbOPb+PbO2 2 +2H+2H2 2SOSO4 4 =2PbSO=2PbSO4 4+2H+2H2 2O O正极（正极（PbOPbO2 2）:PbO:PbO2 2+4H+4H+ +SO+SO4 42 2 - -+ 2e+ 2e- - =PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2O O总反应：总反应：4.4.优点优点5.5.应用领域应用领域电压稳定，使用方便、安全、可靠，可以循环使用电压稳定，使用方便、安全、可靠，可以循环使用广泛用于国防、科研、交通、生产和生活广泛用于国防、科研、交通、生产和生活第13页/共25页第十四页，共25页。1.1.电极材料及原料电极材料及原料(yunlio)(yunlio)2.2.电解质溶液电解质溶液3.3.优点优点4.4.应用领域应用领域锂电池锂电池摩托罗拉摩托罗拉6188/62886188/6288原装锂电池原装锂电池正极：金属正极：金属(jnsh)(jnsh)氧化物氧化物 负极：负极：锂锂使用寿命长，质量使用寿命长，质量(zhling)(zhling)轻、电压高、工作效率轻、电压高、工作效率高、体积小高、体积小有机溶剂有机溶剂电脑、照相机、手表、心脏起搏器电脑、照相机、手表、心脏起搏器索尼数索尼数码相机码相机锂电池锂电池第14页/共25页第十五页，共25页。新型新型(xnxng)燃料电池燃料电池1.1.氢氧燃料电池氢氧燃料电池(rn lio (rn lio din ch)din ch)2020世纪世纪6060年代应用于美国年代应用于美国(mi u)(mi u)载载人飞船，也曾用于叉车、牵引车等。人飞船，也曾用于叉车、牵引车等。燃料电池是继水燃料电池是继水力、火力、核能力、火力、核能发电之后的第四发电之后的第四类发电类发电化学能发化学能发电电负极：负极： 2H2H2 2 +4OH +4OH- -4e-4e- -=4H=4H2 2O O正极：正极： O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -2H2 + O2 = 2H2O4e-燃料电池的反应方程式燃料电池的反应方程式：H H2 2第15页/共25页第十六页，共25页。燃料电池燃料电池(rn (rn lio din lio din ch)ch) 把能源中燃料燃烧反应的化学能直接把能源中燃料燃烧反应的化学能直接(zhji)(zhji)转化为电能的转化为电能的“能量转换器能量转换器”2H2H2 2 + O+ O2 2 = 2H= 2H2 2O O氢氧燃料电池氢氧燃料电池(rn lio (rn lio din ch)din ch) 常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝空气燃料空气燃料电池、熔融盐燃料电池等电池、熔融盐燃料电池等优点：优点：效率高、无污染，装置可持续使用效率高、无污染，装置可持续使用多孔性金属电极，具有催化性能多孔性金属电极，具有催化性能第16页/共25页第十七页，共25页。2.2.磷酸磷酸(ln sun)(ln sun)型燃料电池型燃料电池 以磷酸为电解质，利用廉价的碳材料为骨架。除了以磷酸为电解质，利用廉价的碳材料为骨架。除了以氢气为燃料外，还可使用甲醇、天然气、城市煤气等以氢气为燃料外，还可使用甲醇、天然气、城市煤气等低廉燃料，是目前最成熟的燃料电池。低廉燃料，是目前最成熟的燃料电池。 目前世界上大容量的燃料电池发电厂，都使用磷酸目前世界上大容量的燃料电池发电厂，都使用磷酸型燃料电池。如东京电能公司经营型燃料电池。如东京电能公司经营(jngyng)(jngyng)的的11MW11MW美美日合作磷酸型燃料电池发电厂。日合作磷酸型燃料电池发电厂。第17页/共25页第十八页，共25页。3.3.海水电池海水电池(dinch)(dinch)19911991年，我国首创以铝年，我国首创以铝- -空气空气- -海水为能源的新型电池，用作航海标海水为能源的新型电池，用作航海标志灯。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不志灯。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化断氧化(ynghu)(ynghu)而产生电流。而产生电流。这种海水电池的能量比这种海水电池的能量比“干电池干电池”高高20205050倍。倍。电极反应式为：电极反应式为：负极：负极：正极：正极：电池总反应：电池总反应：4Al-12e4Al-12e- - =4Al=4Al3+3+3O3O2 2+ 6H+ 6H2 2O +12eO +12e- - = 12OH = 12OH - -4Al+3O4Al+3O2 2+ 6H+ 6H2 2O = 4Al(OH)O = 4Al(OH)3 3第18页/共25页第十九页，共25页。 回应故事情境回应故事情境 思考：思考：开始上课时讲的故事中贵妇人经常头痛的原因是什么？如何医治？开始上课时讲的故事中贵妇人经常头痛的原因是什么？如何医治？2.2.伽伐尼青蛙抽搐伽伐尼青蛙抽搐(chuch)(chuch)实验的原因是什么？实验的原因是什么？都是形成都是形成(xngchng)了原电池了原电池第19页/共25页第二十页，共25页。原电池的原理原电池的原理氢氧燃料电池氢氧燃料电池形成原电池的条件形成原电池的条件有自发的氧化还原反应有自发的氧化还原反应形成完整闭合回路形成完整闭合回路有两个活泼性不同的电极有两个活泼性不同的电极化学电源化学电源电解质溶液电解质溶液磷酸型燃料电池磷酸型燃料电池海水电池海水电池小结小结(xioji)第20页/共25页第二十一页，共25页。1.1.如下图所示的装置能够组成原电池且产生如下图所示的装置能够组成原电池且产生(chnshng)(chnshng)电电流的是流的是（ ）G GG GG GG G稀硫酸稀硫酸A A稀硫酸稀硫酸B B硫酸铜溶液硫酸铜溶液C C乙醇水溶液乙醇水溶液D D铜铜银银铜铜锌锌铜铜锌锌锌锌铜铜BCBC自我(zw)检测第21页/共25页第二十二页，共25页。2.2.把把a a、b b、c c、d d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若相连组成原电池。若a a、b b相连时，相连时，a a为负极；为负极；c c、d d相连相连时，外电路的电流由时，外电路的电流由d d到到c c；a a、c c相连时，相连时，c c极上产生大量极上产生大量气泡；气泡；b b、d d相连时，相连时，d d极逐渐极逐渐(zhjin)(zhjin)溶解，则四种金属的溶解，则四种金属的活动性活动性由强到弱的顺序为（由强到弱的顺序为（ ）A.abcd B.acdb A.abcd B.acdb C.cadb D.bdcaC.cadb D.bdcaB B第22页/共25页第二十三页，共25页。3.3.下列烧杯中盛的都是稀硫酸，其中下列烧杯中盛的都是稀硫酸，其中(qzhng)(qzhng)在铜电极能产生气在铜电极能产生气泡的是（泡的是（ ）锌锌铜铜银银铜铜银银铜铜锌锌铜铜A B C DA B C DA A第23页/共25页第二十四页，共25页。4.4.如何设计如何设计(shj)(shj)一个原电池，其原电池反应为：一个原电池，其原电池反应为：Cu+2FeCl3 = 2FeCl2 +CuCl2Cu+2FeCl3 = 2FeCl2 +CuCl2写出电极名称和电极反应式。写出电极名称和电极反应式。用铜作负极，碳棒作正极用铜作负极，碳棒作正极(zhngj)(zhngj)，FeCl3FeCl3为电解质溶液。为电解质溶液。负极负极:Cu-2e- = Cu2+:Cu-2e- = Cu2+正极正极(zhngj):2Fe3+ +2e- =2Fe2+ (zhngj):2Fe3+ +2e- =2Fe2+ 第24页/共25页第二十五页，共25页。