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公开课第二章第二节化学公开课第二章第二节化学能与电能优质课件能与电能优质课件【学习目标学习目标】能能源源材材料料 信信息息现代社会现代社会现代社会的三大支柱现代社会的三大支柱能能源源阅读教材阅读教材P39 资料卡片资料卡片一次能源一次能源二次能源二次能源直接从自然界直接从自然界取得的能源。取得的能源。一次能源经加工、一次能源经加工、转换得到的能源。转换得到的能源。蒸汽蒸汽电能电能石油石油天然气天然气原煤原煤请请指出下列哪些是指出下列哪些是二次能源二次能源？水能水能风能风能 电能是现代社会中应电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，污染最小的一种二次能源，又称为电力。又称为电力。一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能火力发电中能量是如何转化的呢？火力发电中能量是如何转化的呢？燃烧燃烧燃烧燃烧发电机发电机发电机发电机 化学能化学能 热能热能机械能机械能机械能机械能电能电能电能电能蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽？直接转化直接转化？电能电能水库水库氧化还原反应氧化还原反应电子转移电子转移断键和成键断键和成键 电子流出电子流出+电流流出电流流出能量变化能量变化规定正电荷定向移动的规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。方向为电流的方向。1799世界上第一个电池世界上第一个电池-伏打电池伏打电池伏打电池是实用电池的开端伏打电池是实用电池的开端电池的发展电池的发展银银锌锌浓浓食盐溶液食盐溶液浸浸泡过的湿布泡过的湿布电解质溶液电解质溶液电子电子电流电流+-【思考思考】什么样的化学反应才具备将化什么样的化学反应才具备将化学能转化为电能的前提呢？学能转化为电能的前提呢？理论上，任何理论上，任何氧化还原反应氧化还原反应都可以都可以银银锌锌浓浓食盐溶液食盐溶液浸浸泡过的湿布泡过的湿布电解质溶液电解质溶液+-伏打电池伏打电池铜铜稀酸稀酸现象现象电流计电流计铜片锌片 实验结论实验结论：导线中有电流通过。：导线中有电流通过。一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能实验实验2-42-4有气泡产生有气泡产生不断溶解不断溶解指针发生偏转指针发生偏转如图，将铜片和锌片用导线连接如图，将铜片和锌片用导线连接（中间连接一个灵敏电流计），（中间连接一个灵敏电流计），平行插入装有稀硫酸的烧杯中平行插入装有稀硫酸的烧杯中,请观察现象。请观察现象。学与问学与问1.电子是怎样流动的电子是怎样流动的?CuZn 稀硫酸稀硫酸2.如何判定该装置的正负极如何判定该装置的正负极?Zn Cu导线导线负极负极正极正极负极：负极：Zn2e=Zn2+(氧化反应氧化反应)3.由由1和和2判断正、负极分别判断正、负极分别发生了什么反应发生了什么反应?正极：正极：2H+2e=H2(还原反应还原反应)所以，该装置能将所以，该装置能将能转变为能转变为能。能。化学化学 电电4.该装置反应的离子方程式为：该装置反应的离子方程式为：。e-H+H2Zn2+Zn+2 H+=Zn2+H2(1)(1)概念：把概念：把化学能化学能转变为转变为电能电能的装置。的装置。1 1、原电池、原电池(2 2)反应本质：反应本质：反应反应。氧化还原氧化还原(3)(3)原电池正负电极的原电池正负电极的简单简单判断方法判断方法：负极：正极：电子 ，发生 反应。电子 ，发生 反应。流出流出流入流入氧化氧化还原还原Zn一一2e一一=Zn2+氧化反应氧化反应 2H+2e一一=H2还原反应还原反应负极负极正极正极总反应：总反应：Zn+2 H+=Zn2+H2电极电极电极电极电极材料电极材料电极材料电极材料电极反应电极反应电极反应电极反应反应类型反应类型反应类型反应类型ZnCu原电池就是将一个氧化还原反应原电池就是将一个氧化还原反应原电池就是将一个氧化还原反应原电池就是将一个氧化还原反应分别分别分别分别在正负极进行。在正负极进行。在正负极进行。在正负极进行。MgAl稀硫酸稀硫酸 MgAl氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液 -+-+e-ZnC稀硫酸稀硫酸-+ZnFe稀硫酸稀硫酸【练习练习】1.判断下列原电池的正负极：判断下列原电池的正负极：-+I I-+-+a ba b2.下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.原电池是把电能转为化学能的装置。原电池是把电能转为化学能的装置。B.原电池中电子流出的一极是正极，发原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应。生氧化反应。C.原电池正极和负极上均发生了氧化还原电池正极和负极上均发生了氧化还原反应原反应。D.原电池中的阳离子向正极移动。原电池中的阳离子向正极移动。D【练习练习】负极负极正极正极Zn-2e-=Zn2+2H+2e-=H2 ZnZn2+2+H+SO42-阳离子阳离子正极正极负极负极阴离子阴离子e-ZnCu稀硫酸稀硫酸e-电荷定向移动动画演示电荷定向移动动画演示表示表示SO42-表示表示ZnZn2+2+表示表示H+表示表示e-(只表示移动方向只表示移动方向)是不是所有的氧化还原反应都能形成原电池？是不是所有的氧化还原反应都能形成原电池？思考：思考：【形成条件形成条件】1)活泼性不同的两个电极。活泼性不同的两个电极。2 2、形成原电池的条件、形成原电池的条件ZnCu稀硫酸稀硫酸ZnZn稀硫酸稀硫酸ZnFe稀硫酸稀硫酸C【形成条件形成条件】1)活泼性不同的两个电极。活泼性不同的两个电极。2 2、形成原电池的条件、形成原电池的条件ZnCu稀硫酸稀硫酸ZnCu植物油植物油2)电极需插进电解质溶液中。电极需插进电解质溶液中。酒精酒精CCl4【形成条件形成条件】1)活泼性不同的两个电极。活泼性不同的两个电极。2 2、形成原电池的条件、形成原电池的条件ZnCu稀硫酸稀硫酸2)电极需插进电解质溶液中。电极需插进电解质溶液中。ZnCu稀硫酸稀硫酸3)必须形成闭合回路。必须形成闭合回路。小结小结1.定义定义2.反应本质：反应本质：氧化还原反应氧化还原反应3.电极反应电极反应4.原电池的构成条件原电池的构成条件负极：失电子，发生氧化反应负极：失电子，发生氧化反应正极：得电子，发生还原反应正极：得电子，发生还原反应将将化学能化学能转化为转化为电能电能的装置。的装置。原电池原电池“两极一液成回路两极一液成回路”学以致用之一请你利用下列仪器自制一个请你利用下列仪器自制一个水果电池水果电池 锌片、铜片、导线、电流表、西红柿锌片、铜片、导线、电流表、西红柿 格林太太有一口整齐洁白的牙齿格林太太有一口整齐洁白的牙齿格林太太有一口整齐洁白的牙齿格林太太有一口整齐洁白的牙齿.但其中镶有两颗假牙但其中镶有两颗假牙但其中镶有两颗假牙但其中镶有两颗假牙:一颗是黄金的一颗是黄金的一颗是黄金的一颗是黄金的这是她富有的这是她富有的这是她富有的这是她富有的象征象征象征象征;另一颗是不锈钢的另一颗是不锈钢的另一颗是不锈钢的另一颗是不锈钢的这是一这是一这是一这是一次车祸留下的痕迹次车祸留下的痕迹次车祸留下的痕迹次车祸留下的痕迹.令人百思不解的是令人百思不解的是令人百思不解的是令人百思不解的是:打从车祸以打从车祸以打从车祸以打从车祸以后后后后,格林太太经常头疼格林太太经常头疼格林太太经常头疼格林太太经常头疼,夜间失眠夜间失眠夜间失眠夜间失眠,心心心心情烦躁情烦躁情烦躁情烦躁 你知道这是什么原因造成的你知道这是什么原因造成的？请你分析病情的根源请你分析病情的根源学以致用之二 格林太太有一口整齐洁白的牙齿格林太太有一口整齐洁白的牙齿格林太太有一口整齐洁白的牙齿格林太太有一口整齐洁白的牙齿.但其中镶有两颗假牙但其中镶有两颗假牙但其中镶有两颗假牙但其中镶有两颗假牙:一颗是黄一颗是黄一颗是黄一颗是黄金金金金的的的的这是她富有的这是她富有的这是她富有的这是她富有的象征象征象征象征;另一颗是不锈另一颗是不锈另一颗是不锈另一颗是不锈钢钢钢钢的的的的这是一这是一这是一这是一次车祸留下的痕迹次车祸留下的痕迹次车祸留下的痕迹次车祸留下的痕迹.令人百思不解的是令人百思不解的是令人百思不解的是令人百思不解的是:打从车祸以打从车祸以打从车祸以打从车祸以后后后后,格林太太经常头疼格林太太经常头疼格林太太经常头疼格林太太经常头疼,夜间失眠夜间失眠夜间失眠夜间失眠,心心心心情烦躁情烦躁情烦躁情烦躁 你知道这是什么原因造成的你知道这是什么原因造成的？请你分析病情的根源请你分析病情的根源学以致用之二2 2、原电池的构成条件、原电池的构成条件:1）两）两个个电极活泼性不同。电极活泼性不同。3）两极相连形成闭合回路）两极相连形成闭合回路。2）电极材料插）电极材料插入入电解质溶液。电解质溶液。A A B BC CD DE E 练习练习 下列哪些装置能构成原电池？下列哪些装置能构成原电池？稀硫酸稀硫酸ZnFe稀硫酸稀硫酸AgCuA“两极一液成回路两极一液成回路”练习练习2 2 已知空气已知空气-锌电池的电极反应为：锌电池的电极反应为：锌粒：锌粒：Zn+2OH2e=ZnO+H2O石墨：石墨：O2+H2+2e=2OH，锌片是，锌片是（）A正极，并被还原正极，并被还原 B正极，并被氧化正极，并被氧化C负极，并被还原负极，并被还原 D负极，并被氧化负极，并被氧化 练习练习1 1 下列烧杯中盛有稀硫酸，能够形成原电池下列烧杯中盛有稀硫酸，能够形成原电池并且铁为正极的是并且铁为正极的是（）DC负极负极正极正极电解质溶液电解质溶液e-e-阴离子阴离子阴离子阴离子还原反应还原反应还原反应还原反应氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应阳离子阳离子阳离子阳离子原电池工作原理图示原电池工作原理图示外电路外电路内电路内电路自制电池自制电池苹果苹果电池电池实践活动实践活动自制电池自制电池柠檬柠檬电池电池实践活动实践活动自制电池自制电池葡萄葡萄电池电池实践活动实践活动自制电池自制电池果汁果汁电池电池实践活动实践活动自自制制电电池池土土豆豆电电池池实践活动实践活动实践活动实践活动自自制制电电池池西西红红柿柿电电池池Zn 2e-=Zn 2+Zn 2e-=Zn 2+2H+2e-=H2 Cu2+2e-=Cu 总反应总反应 :Zn+2H+=Zn 2+H2 总反应总反应:Zn+Cu2+=Zn 2+Cu 或或 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2或或 Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu负极负极（锌片）：（锌片）：正极正极（石墨）：（石墨）：负极负极（锌片）：（锌片）：正极正极（铜片）：（铜片）：3 3、如何书写电极反应方程式、如何书写电极反应方程式1、负极：较活泼金属（负极：较活泼金属（A）电极反应：电极反应：A-ne-=An+(氧化反应氧化反应)2 2、正极：较不活泼金属或非金属（正极：较不活泼金属或非金属（B B）电极反应：电极反应：Bm+me-=B(还原反应还原反应)注意：正负极得失电子数要相等。注意：正负极得失电子数要相等。3 3、总反应：、总反应：总反应（离子方程式）总反应（离子方程式）=负极反应负极反应+正极反应正极反应3 3、如何书写电极反应方程式、如何书写电极反应方程式练习：书写电极反应方程式2Al 2Al 6e6e-=2Al =2Al 3+3+Cu Cu 2e2e-=Cu=Cu2+2+6H6H+6e+6e-=3H=3H2 2 2Fe2Fe3+3+2e+2e-=2Fe=2Fe2+2+总反应总反应 :2Al+6H:2Al+6H+=2Al=2Al3+3+3H+3H2 2 总反应总反应:Cu+2FeCu+2Fe3+3+=2Fe=2Fe2+2+Cu+Cu2+2+或或 2Al+3H2Al+3H2 2SOSO4 4=2Al=2Al2 2(SO(SO4 4)3 3+3H+3H2 2或或 Cu+2FeClCu+2FeCl3 3=2FeCl=2FeCl2 2+CuCl+CuCl2 2负极负极：正极正极：负极负极：正极正极：或或或或2Ag2Ag+2e+2e-=2Ag =2Ag 总反应总反应 :Fe+2Ag:Fe+2Ag+=Fe=Fe2+2+2Ag +2Ag 负极负极：正极正极：或或Fe Fe 2e2e-=Fe=Fe2+2+或或 Fe+2AgNOFe+2AgNO3 3=2Fe(NO=2Fe(NO3 3)2 2+2Ag+2Ag2 2、简述、简述氧化还原反应氧化还原反应构成原电池必要条件；构成原电池必要条件；（1 1）两个）两个 的的电极电极（2 2）插入插入 溶液溶液（3 3）形成）形成 。两极两极 一液一液 成回路成回路知识回顾知识回顾活性不同活性不同电解质电解质闭合回路闭合回路4.4.原电池原理的应用原电池原理的应用形成原电池反应，加快反应速率形成原电池反应，加快反应速率。揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。判断金属活动性的强弱判断金属活动性的强弱。例例 X X、Y Y、Z Z都都是是金金属属，把把X X浸浸入入Z Z的的硝硝酸酸盐盐溶溶液液中中，X X的的表表面面有有Z Z析析出出，X X与与Y Y组组成成原原电电池池时时，Y Y是是电电池池的的负负极。极。X X、Y Y、Z Z三种金属的活动性顺序为三种金属的活动性顺序为()()C形成原电池反应，加快反应速率形成原电池反应，加快反应速率。揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。判断金属活动性的强弱判断金属活动性的强弱。请将请将Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。设计成一个原电池。(画装置图画装置图)制作化学电源制作化学电源Cu2+2e-=Cu硫酸铜溶液硫酸铜溶液 铜、石墨等铜、石墨等铁铁Fe2e-=Fe2+4.4.原电池原理的应用原电池原理的应用3、Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2练习：练习：请将下列反应设计成原电池：请将下列反应设计成原电池：(画装置图画装置图)1、Sn+H2SO4=SnSO4+H22、Zn+2AgNO3=2Zn(NO3)2+2Ag1231）化学电池有三大类型：）化学电池有三大类型：、.一次性电池一次性电池 二次电池二次电池 燃料电池燃料电池 2）特点：）特点：一次电池：不可充电一次电池：不可充电。如干电池（又称为锌锰电池，是最早使用的化学电池）如干电池（又称为锌锰电池，是最早使用的化学电池）二次电池：可循环利用二次电池：可循环利用。放电过程是将放电过程是将 能转化为能转化为 能；能；充电过程是将充电过程是将 能转化为能转化为 能。能。燃料电池：可不断充入氧化剂、还原剂连续使用，燃料电池：可不断充入氧化剂、还原剂连续使用，最理想的燃料是最理想的燃料是 。（1 1）产物为水，无污染）产物为水，无污染（2 2）与其它能源比，反应相同质量，放出能量多）与其它能源比，反应相同质量，放出能量多（3 3）来源广）来源广化学化学 电电 电电 化学化学H2 二、发展中的化学电源二、发展中的化学电源1.干电池干电池(一次性电池一次性电池)电极电极:ZnZn为负极为负极,碳棒为正极碳棒为正极电解液电解液：NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和淀粉糊和淀粉糊电极方程式电极方程式(了解了解):负极负极(Zn):(Zn):ZnZn2e2e-ZnZn2 2正极正极(C)(C)：2MnO2MnO2 2+2NH+2NH4 4+2e+2e-=Mn=Mn2 2O O3 3+2NH2NH3 3 +H H2 2O O(1)(1)锌锰干电池锌锰干电池(2)(2)碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池 体积小、性能好的碱性体积小、性能好的碱性体积小、性能好的碱性体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类锌锰电池应运而生。这类锌锰电池应运而生。这类锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电池的重要特征是电池的重要特征是电池的重要特征是电解液电解液电解液电解液改改改改变为变为变为变为碱性碱性碱性碱性，负极负极负极负极也由锌片改也由锌片改也由锌片改也由锌片改为为为为锌粉锌粉锌粉锌粉。1.干电池干电池(一次性电池一次性电池)(1)(1)锌锰干电池锌锰干电池2、铅蓄电池（二次电池）、铅蓄电池（二次电池）(2)(2)碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池1.干电池干电池(一次性电池一次性电池)(1)(1)锌锰干电池锌锰干电池PbPbSOSO4 42-2-2e2e-PbSOPbSO4 4PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 22e2e-PbSOPbSO4 42H2H2 2O O总电池反应总电池反应(了解了解):PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 42PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O放电时：放电时：2、铅蓄电池（二次电池）、铅蓄电池（二次电池）(2)(2)碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池1.干电池干电池(一次性电池一次性电池)(1)(1)锌锰干电池锌锰干电池充电时充电时(了解了解):阴极阴极(Pb)(Pb)：PbSOPbSO4 4 2e2e-PbPbSOSO4 42-2-阳极阳极(PbO(PbO2 2)PbSOPbSO4 42H2H2 2O O2e2e-PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 2充电总反应充电总反应:2PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 4 放电总反应放电总反应:PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 42PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O2、铅蓄电池（二次电池）、铅蓄电池（二次电池）(2)(2)碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池1.干电池干电池(一次性电池一次性电池)(1)(1)锌锰干电池锌锰干电池3、锂电池、锂电池锂是密度最小的金属，用锂作为电池的锂是密度最小的金属，用锂作为电池的锂是密度最小的金属，用锂作为电池的锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极负极，跟用相同质量的其他金属作负极负极，跟用相同质量的其他金属作负极负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。相比较，使用寿命大大延长。相比较，使用寿命大大延长。相比较，使用寿命大大延长。2、铅蓄电池（二次电池）、铅蓄电池（二次电池）(2)(2)碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池1.干电池干电池(一次性电池一次性电池)(1)(1)锌锰干电池锌锰干电池3、锂电池、锂电池4、新型燃料电池、新型燃料电池 工作时，工作时，工作时，工作时，燃料电池把还原剂、燃料电池把还原剂、燃料电池把还原剂、燃料电池把还原剂、氧化剂物质不断从外界输入，同时氧化剂物质不断从外界输入，同时氧化剂物质不断从外界输入，同时氧化剂物质不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。将电极反应产物不断排出电池。将电极反应产物不断排出电池。将电极反应产物不断排出电池。氢氧燃料电池工作原理氢氧燃料电池工作原理4、新型燃料电池、新型燃料电池氢氧燃料电池工作原理氢氧燃料电池工作原理(酸性溶液酸性溶液)2H2O22H2O(了解了解):2H2H2 2-4e4e-=4H4H+(了解了解):O O2 2+4H+4H+4e4e-=2H=2H2 2O O4、新型燃料电池、新型燃料电池氢氧燃料电池工作原理氢氧燃料电池工作原理(碱性溶液碱性溶液)(了解了解):2H2H2 2+4OH+4OH4e4e-4H4H2 2O O(了解了解):O O2 22H2H2 2O O 4e4e-4OH4OH2H2O22H2O4、新型燃料电池、新型燃料电池银锌电池银锌电池（电解液电解液:KOH:KOH溶液）溶液）电极反应式电极反应式(了解了解):负极负极（ZnZn）:ZnZn2OH2OH2e2e-Zn(OH)Zn(OH)2 2 正极正极（AgAg2 2O O）:AgAg2 2O OH H2 2O O2e2e-2Ag2Ag2OH2OH总反应式总反应式:ZnZnAgAg2 2O OH H2 2O O2Ag2AgZn(OH)Zn(OH)2 2练习练习锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为池，某种锂电池的总反应为Li+MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是下列说法正确的是()A、Li是正极，电极反应为是正极，电极反应为Li e-=Li+B、Li是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li e-=Li+C、MnO2是负极，电极反应为是负极，电极反应为 MnO2+e-=MnO2 2-D、Li是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li 2e-=Li2+B B练习练习燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均均为惰性电极。下列叙述不正确的是为惰性电极。下列叙述不正确的是()Aa极是负极，该电极上发生氧化反应极是负极，该电极上发生氧化反应Bb极反应是极反应是O24OH4e=2H2OC总反应方程式为总反应方程式为2H2O2=2H2OD氢氧燃料电池是具有应用前景的绿色电源。氢氧燃料电池是具有应用前景的绿色电源。B B 练习练习 以以MgMg片和片和AlAl片为电极，并用导线连接，同时插入片为电极，并用导线连接，同时插入NaOHNaOH溶液中，下列说法正确的是溶液中，下列说法正确的是（）A.A.MgMg片作负极，电极反应片作负极，电极反应：MgMg2e2eMgMg2+2+B.B.电子从电子从MgMg电极沿导线流向电极沿导线流向AlAl电极电极 C.AlC.Al片作负极，片作负极，电极反应：电极反应：AlAl4OH4OH3e3eAlOAlO2 22H2H2 2O O D.AlD.Al片上有气泡产生片上有气泡产生C作业：P45 1、2、5题。结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！56