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

新人教版 化学 必修第二册第一节 化学反应与能量变化 课时2 化学反应与电能 一、火力发电 我们日常使用的电能主要来自火力发电。火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。其中，燃烧（氧化还原反应）是关键。一、火力发电一、火力发电直接？化学能热能蒸汽轮机机械能 电能1.煤炭是非可再生资源，会造成能源危机2.煤炭燃烧会产生污染性气体3.经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低探究把化学能直接转变为电能的装置？思考2.哪些化学反应中有电子的转移？思考1.电流是怎样产生的？电子定向移动氧化还原反应Zn+2H+=Zn2+H2 2e-以锌与硫酸反应为例定向转移电子转移电流二、原电池思考3.化学装置如何使氧化还原反应中的电子发生定向移动？【实验6-3】（1）将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。（2）用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。（3）如图所示装置，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表指针是否偏转。二、原电池实验现象：锌片上有气泡，铜片无反应。稀硫酸ZnCu二、原电池实验现象：Cu片上有气体逸出 锌片不断溶解稀硫酸ZnCu原因分析：Zn片上的电子通过上端导线转移给了Cu片，Cu片将电子传递给了H+，那么如何验证？二、原电池实验现象：(1)电流表指针有偏转；(2)铜片上有气泡产生;(3)锌片不断溶解.二、原电池二、原电池1.定义把化学能转化成电能的装置，称为原电池负极：电子流入的一极，发生还原反应 正极：电子流出的一极，发生氧化反应2.电极氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。3.本质二、原电池内容内容内容 4.电极反应负极正极电极名称：电极反应：Zn 2e-=Zn2+2H+2e-=H2电极反应类型：氧化反应还原反应原电池总反应式：；Zn 2H=Zn2 H2二、原电池内容内容内容5.粒子移动方向外电路：内电路：阳离子 正极阴离子 负极 负极 正极正极 负极电子e-：电流I：负极正极“电子不下水，离子不上岸”二、原电池内容内容内容6.构成原电池的条件具有两个能导电的电极稀硫酸Zn Zn一般为两种活动性不同的金属稀硫酸Zn Cu较活泼的金属做负极较不活泼的金属做正极，或能导电的非金属（石墨等）稀硫酸Zn 石墨棒二、原电池内容内容内容6.构成原电池的条件具有电解质溶液或熔融电解质稀硫酸Zn Cu酒精Zn Cu二、原电池内容内容内容6.构成原电池的条件电极间形成闭合回路稀硫酸Zn CuZn Cu稀硫酸 稀硫酸Zn Cu用导线连接两极与电解质溶液共同形成闭合回路也可以让两个电极直接接触二、原电池内容内容内容6.构成原电池的条件能自发进行氧化还原反应一般负极与电解质溶液发生氧化还原反应即原电池的总反应稀硫酸Ag Cu硫酸铜Ag CuZnAZnSO42 H+H+AZnSO42 H+H+CAZn Cu煤油SO42 H+H+SO42ZnH+H+CuA(x)(x)()(x)AZnSO42 H+H+木条(x)练习1：【归纳小结】原电池正负极的判断方法判断依据 负极 正极电极材料电子流向电流流向电极反应电极现象溶液中离子流向活泼的金属活泼性较弱的金属或能导电的非金属电子流入 电子流出 氧化反应 还原反应 质量减小或溶解 有气泡产生或质量增加阴离子流向负极 阳离子流向正极电流流入 电流流出 根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题：(1)若X 为Zn，Y 为硫酸铜溶液，则X 为_(填电极名称)，判断依据：_；铜电极的名称是_，溶液中的Cu2 移向_(填“Cu”或“X”)电极。(2)若X 为 银，Y 为 硝 酸 银 溶 液，则X 为_(填 电 极 名 称)，判 断 依 据：_；铜 电 极 的 名 称 是_，溶液 中 的Ag移 向_(填“Cu”或“X”)电 极。X 电 极 上 的 电 极 反 应 式 为_。负极锌的活泼性比铜强(或Zn 的还原性比Cu 强)正极Cu正极铜的活泼性比银强(或Cu 的还原性比Ag 强)负极XAge=Ag练习2：二、原电池内容内容内容7.原电池的应用1比较金属活动性两 种 金 属 分 别 作 原 电 池 的 两 极 时，一 般 作 负 极 的 金 属 比 正 极 的 金属活泼。例 如：有 两 种 金 属a 和b，用 导 线 连 接 后 插 入 稀 硫 酸 中，观 察 到a 极 溶 解，b极上有气泡产生。则：金属_是负极，金属_是负极；金属活动性：_。ab a b二、原电池内容内容内容7.原电池的应用2加快氧化还原反应的速率一 个 氧 化 还 原 反 应，构 成 原 电 池 时 的 反 应 速 率 比 直 接 接 触 的 反 应速率快。例如：铁和稀H2SO4反应时，若加入少量CuSO4溶液，Fe与CuSO4反应生成Cu，形成Fe|稀硫酸|Cu 原电池，加快产生H2的速率。二、原电池7.原电池的应用3设计原电池一 般 给 定 氧 化 还 原 反 应 的 还 原 剂 作 负 极，氧 化 剂 作 电 解 质 溶 液，比负极活泼性弱的金属或石墨等能导电的非金属作正极。(2)实例以FeCuSO4=FeSO4Cu 为例材料选择 装置 电极反应式负极：Fe正极：Cu 或C 等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可)电解质溶液：CuSO4溶液负极：_正极：_Fe2e=Fe2 Cu2 2e=Cu二、原电池内容内容内容7.原电池的应用4.用于金属防护(1)原理作原电池正极的金属材料不参与反应使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与锌块相连，使锌作为原电池的负极。【补充】电极反应的书写方法：负极：还原剂 氧化产物正极：氧化剂 还原产物正极材料一般不参与反应，起传导电子的作用 CuSO4(aq)Zn Cu负极():.正极():.总反应式:.ZnCuZn2e-=Zn2+Cu2+2e-=CuZn+Cu2+=Zn2+Cu1.负氧、正还2.注意溶液酸碱性3.活泼金属不一定为负极 例题1 请写出右边原电池的电极反应式。MgAlNaOH溶液A先写出总反应：即 负极与电解质溶液反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22Al+2H2O+2 OH=2AlO2+3H2拆成离子方程式：根据化合价升降判断正负极负极：Al，失e-2Al-6e2Al-6e 2Al 2Al3+3+2Al2Al3+3+8OH+8OH-=2AlO=2AlO22-+4H+4H22O O 负极总反应：负极总反应：2Al+8OH 2Al+8OH-6e6e 2AlO2AlO22-+4H+4H22O O 正极：总反应负极反应：正极：总反应负极反应：6H6H22O O 6e6e-6OH6OH-3H 3H22-6e-+6e-课堂练习 写出下列原电池中的电极反应和总反应CuFeCl3溶液PtZnAgNO3溶液Cu负极：Cu 2e-=Cu2+正极：Fe3+e-=Fe2+负极：Zn 2e-=Zn2+正极：Ag+e-=AgAl浓硝酸Cu负极：Cu 2e-=Cu2+正极:2H+NO3-+e-=H2O+NO2总反应：Cu+4H+2NO3-=Cu2+2H2O+2NO2总反应：Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+总反应：Zn+2Ag+=Zn2+2Ag三、化学电池内容内容内容干电池碱性电池蓄电池锂离子电池燃料电池三、化学电池内容内容内容正极负极电解质溶液e-这种电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。+-逐渐消耗不断被还原电池电压逐渐降低，最后失效锌锰干电池构造原理1.一次电池三、化学电池内容内容内容负极：Zn2e=Zn2+正极：2MnO2+2NH4+2e=2 MnOOH+2NH3 总反应：Zn+2NH4+2MnO2=Zn2+2NH3+2 MnOOH1.一次电池锌锰干电池容易漏液（锌外壳变薄；糊状NH4Cl显酸性）锌锰干电池的缺点:三、化学电池内容内容内容碱性锌锰干电池1.一次电池湿的氢氧化钾NH4Cl 糊状电解液总反应：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)负极反应：Zn+2OH 2e=Zn(OH)2正极反应：2MnO2+2H2O+2e=2MnO(OH)+2OH三、化学电池内容内容内容 充电电池又称二次电池，放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。2.二次电池汽车用铅酸蓄电池镍氢电池三、化学电池内容内容内容2.二次电池铅酸蓄电池汽车用铅酸蓄电池正极：PbO2 负极：Pb 电解质溶液：稀硫酸总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 放电充电负极：Pb+SO42-2e-=PbSO4正极：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O三、化学电池内容内容内容2.二次电池镍氢电池无污染，能量密度高，可快速充放电，循环寿命长。有记忆效应。三、化学电池内容内容内容2.二次电池锂电池总反应式：Li+MnO2=LiMnO2，负极：Li e-=Li+正极：MnO2 e-=MnO2-优点:质轻、比能量高、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命。不含有毒有害物质，被称为绿色电池。三、化学电池内容内容内容2.二次电池能量密度大，没有记忆效应。循环性能优越、可快速充放电。使用寿命长。不含有毒有害物质，被称为绿色电池。锂离子电池3.燃料电池 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，具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。原理优点与其他电池的区别 反应物不储存在电池内部，由外设设备提供燃料和氧化剂。燃料电池氢氧燃料电池 H2SO4为电解质溶液（酸性）KOH为电解质溶液（碱性）负极：正极：O2+4e-+4H+2H2OO2+4e-+2H2O 4OH-负极：正极：H2 2e-2H+2H2-4e-+4OH 4H2O总反应:2H2+O2 2H2O三、化学电池甲烷燃料电池一、酸性1、负极：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+2、正极：2O2+8e-+8H+=4H2O 3、总反应式：2O2+CH4=2H2O+CO2二、碱性1、负极：CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O 2、正极：2O2+8e-+4H2O=8OH-3、总反应式：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 三、化学电池燃料电池电极反应式总结1酸性：负极生成H+，碱性：正极生成OH-，2酸性：正极：反应物有H+，生成物有H2O 碱性：负极：反应物有OH-，生成物有H2O3除了氢氧燃料电池，碱性：生成 CO32-，酸性：生成CO24O2为正极三、化学电池三、化学电池内容内容内容 内容内容内容使用燃料电池的汽车课堂检测内容内容内容【例1】理论上不能设计为原电池的化学反应是（）A CH4+2O2=CO2+2H2OB 2FeCl3+Fe=3FeCl2C 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2D HNO3+NaOH=NaNO3+H2OD课堂检测内容内容内容【例2】下 图 是Zn 和Cu 形 成 的 原 电 池，某 实 验 兴 趣 小 组 做 完 实 验 后，记 录 如 下：Zn 为 正 极，Cu 为 负 极；H+向 负 极 移 动；电 子 流动 方 向，从Zn 经 外 电 路 流 向Cu；Cu 极 上 有H2产 生；若 有1mol电 子 流 过 导 线，则 产 生0.5molH2；正 极 的 电 极 反 应 式 为Zn-2e-=Zn2+。描述合理的是（）A B C D B课堂检测内容内容内容【例3】有a、b、c、d四种金属。将a 与b用导线连接起来，浸入电解质溶液中，a 不断腐蚀；将a、d分别投入同浓度的盐酸中，d比a 反应剧烈；将铜浸入b的盐溶液中，无明显变化；如果把铜浸入c 的盐溶液里，有金属c析出。根据以上现象判断，它们的活动性由强到弱的顺序是A dcab B dabc C dbac D badcB课堂检测内容内容内容D【例3】下列电池不属于二次电池的是A B C D 手机用锂电池 电动汽车用电池 铅酸蓄电池 锌锰干电池课堂总结化学反应与电能火力发电原电池化学电池