【高中化学】化学反应与电能（课件） 高一化学同步教学（人教版2019必修第二册）.pptx

第六章 化学反应与能量高高一一化化学学人人教教版版（2 20 01 19 9）必必修修第第二二册册 第2课时 化学反应与电能 第一节 化学反应与能量变化第六章 化学反应与能量天空中释放的天空中释放的闪电闪电能产生能产生巨大的能量巨大的能量生活中人们使用的生活中人们使用的电电能来自于哪里能来自于哪里?能不能直接能不能直接从自然界从自然界获取电能获取电能?1.1.我国目前电能主要来自火力发电，其次是水力发电。我国目前电能主要来自火力发电，其次是水力发电。2.2.火力发电的原理火力发电的原理化石燃料化石燃料加热水加热水燃燃烧烧汽汽化化蒸汽蒸汽推推动动蒸汽轮机蒸汽轮机发电机发电发电机发电带带动动其中，燃烧（其中，燃烧（氧化还原反应氧化还原反应）是关键）是关键煤炭煤炭是非可再生资源，会造成能源危机是非可再生资源，会造成能源危机煤炭煤炭燃烧会产生污染性气体燃烧会产生污染性气体经经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低4.4.火力发电存在的问题火力发电存在的问题直接直接？3.3.能量转换过程能量转换过程电子定向移动电子定向移动氧化还原反应氧化还原反应写出锌和稀硫酸反应的化学方程式并用单线桥分析写出锌和稀硫酸反应的化学方程式并用单线桥分析 【思考【思考1】电流是怎样产生的？电流是怎样产生的？【思考【思考2】什么反应中有电子的转移？什么反应中有电子的转移？探究把化学能直接转变为电能的装置探究把化学能直接转变为电能的装置？Zn+2H+=Zn2+H2 2e-什么什么方法可使方法可使Zn与与H+分开，从而让电子定向移动呢？分开，从而让电子定向移动呢？探究实验讨论与交流实验一：分别将锌片和铜片插入 稀硫酸溶液中观察锌片和铜片上现象和差别？实验二：锌片和铜片先接触插入稀硫酸 溶液中，然后再用导线连接观察锌片和铜片上有何现象？推测原因实验三：锌片和铜片通过导线接电流表 插入稀硫酸溶液中观察电流表上有何现象？注意电流表指针偏转方向【实验探究【实验探究】铜锌未连接时，锌片表面有气泡，铜片无明显变化，放热，原因是与金属活动性顺序有关铜锌未连接时反应的离子方程式Zn2H=Zn2 H20+10+2失 2e-得 2e-铜锌连接时，铜表面出现大量气泡，锌表面也有气泡电流表指针发生偏转，说明导线中有电流产生 科学探究科学探究 宏观辨识宏观辨识实验操作实验现象实验结论铜片上：无气泡铜片上：无气泡锌片上：逐渐溶解，有气泡锌片上：逐渐溶解，有气泡铜片上：有气泡铜片上：有气泡锌片上：逐渐溶解锌片上：逐渐溶解电流表：指针偏转电流表：指针偏转锌与稀硫酸反应生成氢气，锌与稀硫酸反应生成氢气，而铜不反应而铜不反应装置中发生反应生成氢气，装置中发生反应生成氢气，导线中有电流通过导线中有电流通过一、化学能转化为电能原电池原电池1.概念：将化学能直接转变为电能的装置概念：将化学能直接转变为电能的装置AZn CuSO42H+H+正极正极负极负极e2、本质：氧化反应和还原反应分别、本质：氧化反应和还原反应分别 在两个不同的区域进行。在两个不同的区域进行。锌片：锌片：Zn2e=Zn2+(氧化反应氧化反应)铜片：铜片：2H+2e=H2(还原反应还原反应)一、化学能转化为电能CuZn-Zn2+H+H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 氧化反应氧化反应还原反应还原反应负极负极正极正极SO42-发生溶解发生溶解产生气泡产生气泡原电池总反应：原电池总反应：Zn+2H+=Zn2+H23.工作原理工作原理宏观宏观微观微观氧化还原氧化还原CuZn-Zn2+H+H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 氧化反应氧化反应还原反应还原反应负极负极正极正极阳离子阳离子阴离子阴离子SO42-发生溶解发生溶解产生气泡产生气泡原电池总反应：原电池总反应：Zn+2H+=Zn2+H2电子流向：负极电子流向：负极 沿导线沿导线 正极正极电流方向：正极电流方向：正极 沿导线沿导线 负极负极外外电电路路内内电电路路阴离子阴离子 负极负极阳离子阳离子 正极正极外电路外电路内电路内电路eI一、化学能转化为电能【思考】【思考】若把若把Zn Cu原电池原电池装置改动如下，能形成原能形成原电池电池吗？观察电流表指针，总结形成原电池的条件吗？观察电流表指针，总结形成原电池的条件能能不能不能不能不能条件条件2：活泼性：活泼性不不同的两个电极同的两个电极AgCu条件条件1:有自发氧化有自发氧化还原还原反应反应【学习【学习任务】任务】探究探究构成原电池的组成构成原电池的组成能能能能不能不能条件条件3:电极电极必须插必须插入入电解质溶液中电解质溶液中不能不能能能条件条件4:两极两极相连形成相连形成闭合回路闭合回路4.简单原电池构成条件 两种活泼性不同的金属作电极（或其中一种为能导电的非金属，如“碳棒”）电解质溶液 形成闭合回路 能自发进行氧化还原反应两极一液一线一反应一、化学能转化为电能5.5.原电池正、负极的判断原电池正、负极的判断比较金属活泼性 保护金属材料设计电池加快反应速率（注意：选择合适电解质）一般：负极正极 如：制氢气加入少量硫酸铜溶液如：船体镶锌块稀硫酸 AlMgA AlMgANaOH6.原电池的应用 盐水动力车1、原电池的概念：2、原电池的本质：3、原电池的工作原理：4、原电池的构成条件：课堂小结生生活活中中的的电电池池普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、锌银电池（钮扣电池）等。1.一次电池放电之后不能充电普通锌锰干电池普通锌锰干电池：负极：锌筒正极：石墨棒电解液：NH4Cl糊状物电子流向：锌筒石墨棒 锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原，电池内电压逐渐降低，最后失效。二、常见的化学电源普通锌锰干电池总反应总反应:Zn+2MnO2+2NH4+=Mn2O3+2NH3+H2O+Zn2+电极方程式：电极方程式：负极负极(Zn):Zn2e-Zn2正极正极(C)：2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O放电后放电后不能够充电充电,便于携带便于携带,价格比较低价格比较低特点：特点：普通锌锰干电池 体积小、性能好的碱性锌锰干电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。碱性锌锰干电池（1）常见类型：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等；（2）特点：放电：化学能转化为电能；充电：电能转化为化学能。放电时发生的氧化还原反应，在充电时逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。可充电电池充电时，负极与直流电源负极相连，正极与直流电源正极相连。2.二次电池（充电电池或蓄电池）：放电后可以再充电后继续重新使用（充电电池或蓄电池）：放电后可以再充电后继续重新使用即正接正，负接负即正接正，负接负2.二次电池铅酸蓄电池镍氢电池锂离子电池(1)(1)总反应总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 充电充电放电放电(2)电极材料：电极材料：负极：负极：Pb 正极：正极：PbO2 电解质：电解质：H2SO4(3)电极反应式：电极反应式：负极：负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4 铅酸蓄电池正极：正极：PbO2+4H+2e-+SO42-=PbSO4+2H2O 一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。特点：清洁、安全、高效；能量转化率可以达到80%以上；反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，供电量易于调节。3.燃料电池3.燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。燃料产物H2H2OCH4CO2和H2OCH4 +2O2 CO2 +2H2O3.燃料电池写出写出H2SO4为电解质溶液的氢氧燃为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应式料电池的电极反应式写出写出KOH为电解质溶液的氢氧燃料电为电解质溶液的氢氧燃料电池电极反应式池电极反应式负极：负极：正极：正极：O2+4e-+4H+2H2OO2+4e-+2H2O 4OH-负极：负极：正极：正极：H2 2e-2H+2H2 4e-4H+H2-2e-+2OH-2H2O2H2 4e-4H+2H2-4e-+4OH 4H2O2H2-4e-+4OH 4H2O总反应总反应:2H2+O2 2H2O氢氧燃料电池氢氧燃料电池 1下列装置中，能构成原电池的是（）A.只有甲 B只有乙 C.只有丙 D除乙均可以甲 乙 丙丁C2.如图所示电流表的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是（）A.B极为原电池的正极B.A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸C.C中阳离子向A极移动D.A极发生氧化反应C3、对于原电池的电极名称，下列叙述中错误的是（对于原电池的电极名称，下列叙述中错误的是（）A电子流入的一极为正极电子流入的一极为正极 B发生还原反应的一极为发生还原反应的一极为负负极极C电子流出的一极为负极电子流出的一极为负极 D发生氧化反应的一极为发生氧化反应的一极为负负极极B4、某原电池某原电池2Fe3+Fe=3Fe2+不能实现该反应的不能实现该反应的原电池是原电池是()A正极正极Cu，负极，负极Fe，电解质溶液，电解质溶液FeCl3 B正极正极C，负极，负极Fe，电解质溶液，电解质溶液Fe(NO3)3C正极正极Pt，负极，负极Fe，电解质溶液，电解质溶液Fe2(SO4)3 D正极正极Ag，负极，负极Fe，电解质溶液，电解质溶液CuSO4DTHANKYOU