人教版高中化学第三单元 化学能与电能的转化苏教必修二.ppt
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1、第一课时第一课时 化学能转化为电能化学能转化为电能2021/8/9 星期一1化学能化学能热能热能机械能机械能电能电能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机(分析火力发电的利与弊)(分析火力发电的利与弊)2021/8/9 星期一22021/8/9 星期一32021/8/9 星期一42021/8/9 星期一5,将将Zn片插入片插入H2SO4溶液溶液中有什么现象?为什么?中有什么现象?为什么?,将将Cu片插入片插入H2SO4溶液溶液中有什么现象?为什么?中有什么现象?为什么?演示探究演示探究2021/8/9 星期一6,若将若将Zn片片,Cu片用一导线片用一导线连接再浸在连接再浸在H2SO4溶液中,有溶液中,有
2、什么现象?为什么?什么现象?为什么?,将一将一Zn片片,Cu片平行插入片平行插入H2SO4溶液中,有什么现象溶液中,有什么现象?为什么?为什么?2021/8/9 星期一7,导线间接一电流计有何导线间接一电流计有何现象产生?为什么?现象产生?为什么?,用一干电池连接电流计用一干电池连接电流计验证电子流向,确定验证电子流向,确定Zn片片,Cu片的正负极是怎样的?片的正负极是怎样的?2021/8/9 星期一8实验现象实验结论实验 1实验2实验3实验4铜片上没有明显现象,锌片铜片上没有明显现象,锌片上有无色气体产生。上有无色气体产生。铜片上没有明显现象,锌片铜片上没有明显现象,锌片上有无色气体产生。上
3、有无色气体产生。铜片上有无色气体产生,锌铜片上有无色气体产生,锌片无明显现象。片无明显现象。铜片上有无色气体产生,锌铜片上有无色气体产生,锌片无明显现象,电流计发生片无明显现象,电流计发生偏转。偏转。H+在铜片上得到电子被在铜片上得到电子被还原成氢气。还原成氢气。H+在铜片上得到电子被在铜片上得到电子被还原成氢气,说明有还原成氢气,说明有电电子从锌片流入到铜片子从锌片流入到铜片.铜片与稀硫酸不反应,铜片与稀硫酸不反应,2H+Zn=Zn2+H2铜片与稀硫酸不反应,铜片与稀硫酸不反应,2H+Zn=Zn2+H22021/8/9 星期一9原电池原电池 问题探究问题探究 1 1、你能找到原电池的正负极吗
4、、你能找到原电池的正负极吗?这一原电池在工作时的电流流动这一原电池在工作时的电流流动方向是怎样的?方向是怎样的?定义定义:把把化学能化学能转变为转变为电能电能的装置。的装置。电子由锌片经导线流向铜片,电流由铜电子由锌片经导线流向铜片,电流由铜片流出,从锌片流入。片流出,从锌片流入。2021/8/9 星期一10、锌片:锌片:Zn Zn2e2eZnZn2+2+(氧化反应)(氧化反应)铜片:铜片:2H 2H+2e+2eH H2 2(还原反应)(还原反应)问题探究问题探究 2 2、你知道原电池的工作原理吗?、你知道原电池的工作原理吗?能不能写出在二个电极上的离子反能不能写出在二个电极上的离子反应方程式
5、?应方程式?原电池的工作原理:原电池的工作原理:氧化还原反应氧化还原反应2021/8/9 星期一11电极电极材料材料电极反应电极反应反应类型反应类型原电池的原电池的电极电极ZnZn片片CuCu片片电池总电池总反应反应氧化氧化反应反应ZnZn2e2e-Zn Zn2+2+2H2H+2e+2e-H H2 2负极负极正极正极Zn+2HZn+2H+ZnZn2+2+H+H2 2锌铜原电池原理锌铜原电池原理还原还原反应反应2021/8/9 星期一12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
6、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2021/8/9 星期一13意大利物理学家亚历山德罗.伏打(AlessandroVolta)伏打电池2021/8/9 星期一141.原电池:原电池:将将化学能化学能转化成转化成电能电能的的装置装置化学能转化为电能原电池的原理:氧化还原反应总反应:总反应:2H+2e-=H2Zn2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(离子方程式)离子方程式)(化学方程式)(化学方程式)正极:正极:负极:负极:(氧化
7、反应)(氧化反应)(还原反应)(还原反应)2.电极反应电极反应2021/8/9 星期一15实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件一:活泼性不同的两个电极形成条件一:活泼性不同的两个电极负极:较活泼的金属负极:较活泼的金属正极:较不活泼的金属、石墨等正极:较不活泼的金属、石墨等2021/8/9 星期一16形成条件二:电极需插进形成条件二:电极需插进电解质溶液电解质溶液中中实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件2021/8/9 星期一17形成条件三:必须形成闭合回路形成条件三:必须形成闭合回路实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件2021/8/9 星期一18实
8、验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件四:必须存在形成条件四:必须存在自发自发的氧化还原反应的氧化还原反应2021/8/9 星期一193.构成原电池的条件构成原电池的条件(1)有有活泼性不同活泼性不同的两个电极的两个电极(2)两电极都接触两电极都接触电解质溶液电解质溶液(3)正极、负极、电解质溶液构成)正极、负极、电解质溶液构成闭合回路闭合回路(4)在电极表面上能发生在电极表面上能发生自发进行自发进行的氧化还原反应。的氧化还原反应。2021/8/9 星期一20电解质溶液电解质溶液失失e,沿导线传递,有电流产生,沿导线传递,有电流产生阳离子阳离子负极负极正极正极阳离子阳离子原电池
9、工作原理:原电池工作原理:2021/8/9 星期一212021/8/9 星期一222021/8/9 星期一23有下列材料:有下列材料:Zn片、片、Cu片、导线、水果片、导线、水果、电流计,请设计一个装置使电流计指针发生电流计,请设计一个装置使电流计指针发生偏转。偏转。2021/8/9 星期一242021/8/9 星期一25本节要点本节要点:1,原电池概念。,原电池概念。2,构成原电池的条件。,构成原电池的条件。3,原电池的正负极和电子流向判断。,原电池的正负极和电子流向判断。4,原电池的工作原理。,原电池的工作原理。小小结结2021/8/9 星期一26例题:例题:把把A A、B B、C C、D
10、4D4块金属片浸入稀硫酸中,用块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成导线两两相连组成原电池原电池。若若A A、B B相连时,相连时,A A为负极;为负极;C C、D D相连时,相连时,D D上产生大量气泡;上产生大量气泡;A A、C C相连时,电流由相连时,电流由C C经导线流向经导线流向A A;B B、D D相连时,电子由相连时,电子由D D经导线流向经导线流向B B,则此则此4 4种金属的活动性由强到弱的顺序为(种金属的活动性由强到弱的顺序为()A AB BC CD AD AC CD DB B C CA AB BD BD BA AC CD DA AB BC CD DA AC CD DB
11、B2021/8/9 星期一27试试一一试试1、判断下列哪些装置构成了原电池?若不是,判断下列哪些装置构成了原电池?若不是,请说明理由;若是,请指出正负极名称,并请说明理由;若是,请指出正负极名称,并写出电极反应式写出电极反应式.()()()2H+2e-H2负极:负极:总反应:总反应:正极正极:Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H22021/8/9 星期一28()()负极负极:正极正极:总反应总反应:正极:正极:负极负极:总反应:总反应:Zn2e-Zn2+2H+2e-H2Zn+2H+Zn2+H2Fe2e-Fe2+Cu2+2e-CuFe+Cu2+Fe2+Cu2021/8/9 星期一29、四种金
12、属,将和用导线连接、四种金属,将和用导线连接起来,浸入电解质溶液中,不易腐蚀。将、分起来,浸入电解质溶液中,不易腐蚀。将、分别放入等浓度盐酸中,比反应剧烈。将浸入别放入等浓度盐酸中,比反应剧烈。将浸入的盐溶液中无明显变化,如果把浸入的盐溶的盐溶液中无明显变化,如果把浸入的盐溶液中,有金属析出。其活动顺序为:(液中,有金属析出。其活动顺序为:()、B2021/8/9 星期一303 3、一个原电池的总反应的离子方程式是、一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+CuZn+Cu2+2+=ZnZn2+2+Cu+Cu,该反应的原电池的组成正确的是(,该反应的原电池的组成正确的是()A AB BC CD D正
13、极正极ZnZnAgAgCuCuCuCu负极负极CuCuCuCuZnZnZnZn电解质溶液电解质溶液 CuClCuCl2 2H H2 2SOSO4 4CuSOCuSO4 4FeClFeCl2 2C C2021/8/9 星期一312021/8/9 星期一322021/8/9 星期一332021/8/9 星期一34二、二、原电池原理的应用:原电池原理的应用:1 1、研制分析化学电源;、研制分析化学电源;2 2、促进某些氧化还原反应的进行,加快反应速率促进某些氧化还原反应的进行,加快反应速率 3 3、寻找钢铁防腐蚀的方法、寻找钢铁防腐蚀的方法4、原电池的设计、原电池的设计阅读教材阅读教材39页页资料卡
14、资料卡分析钢铁电化学腐蚀分析钢铁电化学腐蚀的原因,探讨防止钢铁的方法及原理。的原因,探讨防止钢铁的方法及原理。2021/8/9 星期一35钢铁的吸氧腐蚀原理:在潮湿空气中钢铁表面形成无数微小的原电池。负极:Fe2e=Fe2+正极:2H20+O2+4e=4OHFe2+2OH=Fe(OH)24Fe(OH)2 +2H20+O2 =4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3+3H2OFeCGNaCl2021/8/9 星期一36钢铁的防腐蚀:钢铁的防腐蚀:(1 1)覆盖保护层;)覆盖保护层;(2 2)改变金属内部结构;)改变金属内部结构;(3 3)钢铁表面镶嵌活泼金属,如锌;)钢铁表面镶嵌活泼金属,如
15、锌;(4 4)钢铁连接电源负极。)钢铁连接电源负极。2021/8/9 星期一374、原电池的设计原电池的设计(1)请结合组成原电池的条件,将氧化还原反应:请结合组成原电池的条件,将氧化还原反应:Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。设计成一个原电池。1、电解液:、电解液:。2、电极材、电极材料:料:正极正极,负极,负极。3、电极反应式电极反应式:负极负极:.正极正极:.2021/8/9 星期一384.原电池的设计原电池的设计(2)将氧化还原反应:将氧化还原反应:Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2设计成一个原电池。设计成一个原电池。1、电解液:、电解液:。2、电极材、电极材料
16、:料:正极正极,负极,负极。3、电极反应式电极反应式:负极负极:.正极正极:.2021/8/9 星期一394.原电池的设计原电池的设计(3)将氧化还原反应:将氧化还原反应:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 设计成一个原电池。设计成一个原电池。1、电解液:、电解液:。2、电极材、电极材料:料:正极正极,负极,负极。3、电极反应式电极反应式:负极负极:.正极正极:.2021/8/9 星期一404.原电池的设计原电池的设计(4)将氧化还原反应:将氧化还原反应:Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 设计成一个原电池。设计成一个原电池。1、电解液:、电解液:。2、电极材、电极材料:料
17、:正极正极,负极,负极。3、电极反应式电极反应式:负极负极:.正极正极:.2021/8/9 星期一41 问题探究问题探究 将铜棒和铝棒用导线连接后将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸中插入浓硝酸中,是否构成了原电池是否构成了原电池?若构成了原电池若构成了原电池,负极材料是负极材料是什么什么?电极反应式电极反应式?2021/8/9 星期一424.化学电源化学电源(1)一次电池(如干电池)一次电池(如干电池):用过后不能复原用过后不能复原(2)二次电池(如蓄电池)二次电池(如蓄电池):充电后能继续使用充电后能继续使用(3)燃料电池)燃料电池(4)海水电池)海水电池2021/8/9 星期一43负极(锌
18、筒):负极(锌筒):Zn-2e-=Zn2+正极(石墨):正极(石墨):2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O总反应:总反应:Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O干电池Zn-Mn普通普通干电池干电池(1)一次电池2021/8/9 星期一44锌锰碱性电池是一种新型的干电池。锌锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为正极材料为MnO2,负极材料为负极材料为Zn,还原产物为还原产物为MnOOH,电解质是电解质是KOH溶液,溶液,总:总:Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH请写出电极反应式并分析其工作原理。请写出电极反应式并分析其工作
19、原理。负极:负极:Zn+2OH2e-=Zn(OH)2正极:正极:2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH总反应:总反应:Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)碱性碱性Zn-Mn干电池干电池2021/8/9 星期一45银锌电池银锌电池钮扣电池钮扣电池该电池使用寿命较长,广该电池使用寿命较长,广泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为Ag2O和和Zn,电解质为,电解质为KOH溶液。发生反应后生成溶液。发生反应后生成Ag和和ZnO,其电极反应式为:其电极反应式为:负极:负极:Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O正极:正极:Ag2
20、O+H2O+2e-=2Ag+2OH-银锌银锌纽纽扣扣电电池池总反应式为:总反应式为:Zn+Ag2O=ZnO+2Ag(2)二次电池2021/8/9 星期一46铅蓄电池铅蓄电池(1)电极材料及原料)电极材料及原料(2)电解质溶液)电解质溶液(3)电极反应式:)电极反应式:正极:正极:PbO2负极:负极:PbH2SO4溶液溶液负极(负极(Pb):Pb-2e-+SO42-=PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O正极(正极(PbO2):PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O总反应:总反应:2021/8/9 星期一47负极:负极:Pb+SO42-=PbSO4+2e
21、-正极:正极:PbO2+SO42-+4H+2e-=PbSO4+2H2O电池总反应:电池总反应:Pb+PbO2+2SO42-+4H+=2PbSO4+2H2O阴极:阴极:PbSO4+2e-Pb+SO42-阳极:阳极:PbSO4+2H2OPbO2+SO42-+4H+2e-电池总反应:电池总反应:2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2SO42-+4H+铅蓄电池的放电过程铅蓄电池的放电过程原电池原电池铅蓄电池的充电过程铅蓄电池的充电过程电解池电解池放电放电充电充电2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程铅蓄电池的充放电过程2021/8/9 星期一48 把能源中燃料燃烧反应
22、的化学能直接转化为电能的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器能量转换器”优点:优点:效率高、无污染,装置可持续使用效率高、无污染,装置可持续使用燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全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界输入,同时将电极反应产物不断排出电池(3)新型燃料电池)新型燃料电池演示探究演示探究教材教材4040页页2021/8/9 星期一49燃料电池燃料电池负极:负极:2H2+4OH-4e-=4H2O正极:正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:总反应:
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