“化学能与电能”课件.ppt

2.1化学能与电能的相互转化化学能与电能的相互转化n电力在当今社会的应用和作用。电力在当今社会的应用和作用。n我国目前和未来我国目前和未来发电总量的构成发电总量的构成。n火力发电的原理火力发电的原理是什么？是什么？n火力发电有什么利和弊？火力发电有什么利和弊？问：问：如何把化学能直接转化为电能呢？如何把化学能直接转化为电能呢？思考：2001年我国发电总量构成图年我国发电总量构成图火电站工作原理示意图火电站工作原理示意图1.我国煤炭资源丰富我国煤炭资源丰富,廉价方便廉价方便.2.电能清洁安全电能清洁安全,又快捷方便又快捷方便.1.排出大量的温室效应气体排出大量的温室效应气体.2.有废气可能导致酸雨有废气可能导致酸雨3.废料废料4.废水废水5.能量转换能量转换效率低效率低探究1：探究电池是如何产生电流的？探究电池是如何产生电流的？探究实验探究实验1、2、3、4：把把Zn和和Cu插入硫酸插入硫酸溶液中并使其接触溶液中并使其接触把把Zn和和Cu分别插入分别插入硫酸溶液硫酸溶液解释或化学方程式解释或化学方程式 现现 象象操操 作作在在Zn和和Cu之间连接之间连接一个电流计一个电流计把把Zn和和Cu用导线连用导线连起来插入硫酸溶液起来插入硫酸溶液实验模拟：库12、13思考：n铜片上是什么气体？铜片上的电子从哪来？铜片上是什么气体？铜片上的电子从哪来？n锌片的质量有什么变化？锌片的质量有什么变化？n锌片和铜片上各发生什么反应？锌片和铜片上各发生什么反应？n从能量角度看，能量的转化形式是什么？从能量角度看，能量的转化形式是什么？分析：分析：n锌片和铜片上发生的反应：锌片和铜片上发生的反应：Zn片：片：Zn 2e-=Zn2+（氧化反应）氧化反应）Cu片：片：2H+2e-=H2（还原反应）（还原反应）n当使氧化反应和还原反应在不同的区域进当使氧化反应和还原反应在不同的区域进行，并用导线把两个区域连起来时，还原行，并用导线把两个区域连起来时，还原剂发生氧化反应失去的剂发生氧化反应失去的电子通过导线移动电子通过导线移动到还原反应区域使氧化剂得到电子发生还到还原反应区域使氧化剂得到电子发生还原反应。原反应。铜锌原电池微观模拟结论：n在氧化还原反应的基础上，让氧化反应和还原反应分别在两极发生，化学能就直接转化成电能，从而产生电流。n把化学能直接转化为电能的装置叫原电池。分组（2-3人一组）做探究性实验对教材中的科学探究进行改进 请将化学反应：Zn+2H+=Zn2+H2 设计成原电池设计成原电池 实验素材：导线、实验素材：导线、2 2片锌片、片锌片、2 2片铜片、片铜片、2 2片铁片、片铁片、2 2条石墨棒、电流计、小灯泡、发光二极管、条石墨棒、电流计、小灯泡、发光二极管、两个烧杯、稀两个烧杯、稀H H2 2SOSO4 4溶液、稀氢氧化钠溶液、溶液、稀氢氧化钠溶液、硫酸铜溶液、食盐水、乙醇、橘汁、蒸馏水硫酸铜溶液、食盐水、乙醇、橘汁、蒸馏水怎样才能设计一个原电池怎样才能设计一个原电池?交流与讨论交流与讨论探究探究2：设计原电池，探究形成条件：设计原电池，探究形成条件 H2SO4CuSO4 乙醇乙醇 橘汁橘汁NaOH Zn-C Zn-Cu Zn-Fe Cu-C Zn-Zn Cu-Cu C-C 视频：组合电池结论：形成原电池的条件为：结论：形成原电池的条件为：n两极两极:两种活动性不同的金属（或非金属单质）两种活动性不同的金属（或非金属单质）n溶液溶液:电解质溶液，而且电极均插入电解质溶液。电解质溶液，而且电极均插入电解质溶液。能自发的发生氧化还原反应能自发的发生氧化还原反应n闭合：闭合：两电极与电解质溶液形成闭合回路。两电极与电解质溶液形成闭合回路。思考：n我们日常生活中所用到电池的种类？n充电电池又是如何工作的呢？1、根据Zn+Cu2+=Zn2+Cu的反应原理设计一个原电池，当Zn为负极时，正极可以选用的金属材料是：A 镁 B 石墨 C 铝 D 铅BD【练习巩固】【练习巩固】2下列装置哪些可以形成原电池?形成原电池的写出电极反应式,并指出电子流动方向。AB谢谢大家谢谢大家负极负极正极正极Zn-2e-=Zn2+2H+2e-=H2还原剂还原剂(Zn)失去电失去电子，发生氧化反应子，发生氧化反应氧化剂氧化剂(H+)在铜极上在铜极上得到电子，发生还得到电子，发生还原反应原反应还原剂失去的还原剂失去的电子从锌极流电子从锌极流出出流入铜极流入铜极.经外电路经外电路Zn2+H+SO42-电流方向电流方向铜锌原电池微观模拟小结：小结：n原电池：原电池：化学能转化为电能化学能转化为电能n形成条件：形成条件：两个活泼性不同的电极；两个活泼性不同的电极；电解质溶液；电解质溶液；形成闭合回路形成闭合回路n电极名称：电极名称：负极：较活泼金属；负极：较活泼金属；正极：较不活泼金属或能导电的非金属。正极：较不活泼金属或能导电的非金属。n反应原理：反应原理：负极：发生氧化反应负极：发生氧化反应:负极本身失电子负极本身失电子 。正极：发生还原反应正极：发生还原反应:溶液中阳离子得电子。溶液中阳离子得电子。n电子流向：电子流向：负极正极导线导线习题参考习题参考1.1.化学电池是把化学能直接转化为电能的装置。其反应的基础是氧化还原化学电池是把化学能直接转化为电能的装置。其反应的基础是氧化还原反应。反应。2.2.一次性干电池中的氧化还原反应是不可逆的，放完电之后就不能再使用。一次性干电池中的氧化还原反应是不可逆的，放完电之后就不能再使用。而蓄电池中的氧化还原反应是可逆的，它在放电时所进行的氧化还原反应，而蓄电池中的氧化还原反应是可逆的，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使生成物恢复原状。在充电时可以逆向进行，使生成物恢复原状。3.3.从电极材料判断：活泼金属作负极，不活泼金属（或石墨）作正极。从从电极材料判断：活泼金属作负极，不活泼金属（或石墨）作正极。从发生的反应判断：发生氧化反应的电极是负极，发生还原反应的电极是正发生的反应判断：发生氧化反应的电极是负极，发生还原反应的电极是正极。极。4.4.家用电器的普及和种类的增加，使得电池的使用量随之剧增。废电池混家用电器的普及和种类的增加，使得电池的使用量随之剧增。废电池混在垃圾中，不仅污染环境，而且造成浪费。据报道，全国的电池年消耗量在垃圾中，不仅污染环境，而且造成浪费。据报道，全国的电池年消耗量为为3030亿只，因疏于回收而丢失铜亿只，因疏于回收而丢失铜740740吨，锌吨，锌1.61.6万吨，锰粉万吨，锰粉9.79.7万吨。另外，万吨。另外，普通干电池里含有镉和汞两种元素，这两种元素若污染了土壤和水源，进普通干电池里含有镉和汞两种元素，这两种元素若污染了土壤和水源，进入人类的食物链，就会发生入人类的食物链，就会发生“水俣病水俣病”（汞中毒）和（汞中毒）和“痛痛病痛痛病”（镉中毒）（镉中毒），这两种工业公害病，都在日本发生过，造成很多人死亡。，这两种工业公害病，都在日本发生过，造成很多人死亡。为防止悲剧重演，我们应该把废旧电池与其他垃圾分开，集中回收。许多为防止悲剧重演，我们应该把废旧电池与其他垃圾分开，集中回收。许多国家都很重视废旧电池的回收，如德国的很多商店要求顾客在购买电池时，国家都很重视废旧电池的回收，如德国的很多商店要求顾客在购买电池时，同时要把废旧电池交回商店；日本的分类垃圾箱里有一种专门放废旧电池同时要把废旧电池交回商店；日本的分类垃圾箱里有一种专门放废旧电池的黄色垃圾箱，垃圾箱的投入口有三个，分别标有普通电池、纽扣电池和的黄色垃圾箱，垃圾箱的投入口有三个，分别标有普通电池、纽扣电池和其他电池。其他电池。