人教版必修二第二章第二节化学能与电能(讲课).ppt

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1、地球一小时地球一小时u地球一小时（英语：地球一小时（英语：Earth Hour）是一个）是一个全球性全球性节能节能活动，提倡于每年三月的最后活动，提倡于每年三月的最后一个星期六当地时间晚上一个星期六当地时间晚上20:30，家庭及商，家庭及商界用户关上不必要的电灯及耗电产品一小界用户关上不必要的电灯及耗电产品一小时。该活动最初由环保团体世界自然基金时。该活动最初由环保团体世界自然基金会会澳洲澳洲及悉尼晨锋报合作发起，并于澳洲及悉尼晨锋报合作发起，并于澳洲悉尼悉尼当地时间当地时间2007年年3月月31日，晚上日，晚上8:30至至9:30期间举行了第一次活动，希望借此活期间举行了第一次活动，希望借此

2、活动推动电源管理，减少动推动电源管理，减少能源能源消耗，唤起人消耗，唤起人们以实际行动应对全球变暖的意识。们以实际行动应对全球变暖的意识。2008年，该活动被推广到年，该活动被推广到世界世界各地。各地。u中国已有中国已有127座城市加入座城市加入由由WWF(世界自然基金会世界自然基金会)发起的地球一小时活动。发起的地球一小时活动。这些城市的部分标志性建这些城市的部分标志性建筑、团体和个人于今晚共筑、团体和个人于今晚共同熄灭灯光，表达共同应同熄灭灯光，表达共同应对全球气候变化的意愿。对全球气候变化的意愿。拯救地球 从这一个小时开始能源能源 一次能源：直接从自然界取得的 能源。二次能源：一次能源经

3、过加工、转换得到的能源。一次能源：二次能源：蒸汽电能水能风能石油天然气原煤2001年我国发电总量构成图年我国发电总量构成图估计在估计在2050年火电仍居首位年火电仍居首位火电，又称为火电，又称为火力发电。那火力发电。那么，火究竟是么，火究竟是如何转化为电如何转化为电？电能（电力）：二次能源电能（电力）：二次能源 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1、火力发电的原理分析。、火力发电的原理分析。阳城电厂阳城电厂 化学能化学能 电能电能？直接直接学习目标学习目标u1.认识化学能与电能之间的相互转化；认识化学能与电能之间的相互转化；u2.通过实验探究认识原电池的

4、工作原理通过实验探究认识原电池的工作原理和原电池的构成条件，初步形成原电池和原电池的构成条件，初步形成原电池的概念。的概念。稀稀稀稀HH2 2SOSO4 4ZnCu锌表面有气泡产生，铜表面无明显现象分析分析实验现象稀稀稀稀H H2 2SOSO4 4ZnCu实验现象实验现象大量气泡从铜片逸出，锌片部分溶解为什么锌片和铜片连起来气体从铜片上逸出呢？为什么锌片和铜片连起来气体从铜片上逸出呢？你怎样才能知道导线中有电子通过？你怎样才能知道导线中有电子通过？解释实验现象思考问题寻找答案组内交流 列出想法分析实验现象化学能直接转化为电能你认为这个过程能量是如何转化的？铜表面有气泡，电流表发生偏转。电子由Z

5、n 导线 铜片 H+电子定向移动产生电流，故电流表的指针发生偏转A AZnCu稀稀稀稀H H2 2SOSO4 4 根据所学的电学知识，你知道电子是怎样流动的吗？你如何判定装置的正、负极？一、化学能转化为电能1.原电池（1）定义：把化学能转变为电能的装置.（2）原电池的电极名称u负极：电子流出（电流流入）的一极，发生氧化反应；u正极：电子流入（电流流出）的一极，发生还原反应。氧化反应Zn-2e-=Zn2+铜锌原电池电解质溶液失e,沿导线传递，有电流产生还原反应2H+2e-=H2阴离子阳离子负极负极正极正极（3）原电池工作原理：一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能（4 4）原）原电电池的构成条

6、件池的构成条件通过以上实验和探究，试说明原通过以上实验和探究，试说明原电电池是由哪几部分组成的，构成原电池是由哪几部分组成的，构成原电池的条件又有池的条件又有哪些？哪些？组成组成：两电极、导线、电解质溶液以及两电极、导线、电解质溶液以及容器。容器。构成条件猜想构成条件猜想：电极有关电极有关-相同的电极材料相同的电极材料导线有关导线有关-切断导线切断导线电解质溶液有关电解质溶液有关-非电解质非电解质实验探究实验探究:形成原电池的条形成原电池的条件件1结论结论：有两种活动性不同的金属作电极有两种活动性不同的金属作电极不可不可实验探究实验探究:形成原电池的形成原电池的条件条件结论：v有两种活泼性不同

7、的金属有两种活泼性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极（或一种是非金属导体）作电极其中其中 较活泼的金属作较活泼的金属作负极负极较较不活泼的金属、石墨等作正极不活泼的金属、石墨等作正极可以实验探究实验探究实验探究实验探究:形成原电池的条形成原电池的条形成原电池的条形成原电池的条件件件件3 3结论：结论：电极材料均浸入的是电解质溶液电极材料均浸入的是电解质溶液不可实验探究实验探究:形成原电池的条形成原电池的条件件2结论结论：两极相连形成闭合电路两极相连形成闭合电路不可实验探究实验探究:形成原电池的条形成原电池的条件件4结论：一个自发进行的氧化还原反应一个自发进行的氧化还原反应 u不可 原原电池

8、组成电池组成条件：条件：两种活泼性不同的金属两种活泼性不同的金属（或其中一种（或其中一种为能为能 导导电的非金属，如电的非金属，如“碳棒碳棒”）作电极作电极 其中较活泼金属为负极。较不活泼金属（或其中较活泼金属为负极。较不活泼金属（或非金属）为非金属）为正极正极 电解质溶液电解质溶液 形成闭合回路形成闭合回路 能自发地发生能自发地发生氧化还原反应氧化还原反应两极一液一连线两极一液一连线1.1.下列装置中能组成原电池形成电流的是下列装置中能组成原电池形成电流的是()()CAZnCuH2SO4CuZnA酒精酒精A BA BZnH2SO4ACuH2SO4C DC DACuCuH2SO42.2.某金属

9、能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()A.Mg B.Fe C.Al D.CuA.Mg B.Fe C.Al D.CuB3.3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的电解质溶液的 PH()PH()A.A.不不 B B先变大后变小先变大后变小 C C逐渐变大逐渐变大 D.D.逐渐变小逐渐变小C4.4.一个电池反应的离子方程式是一个电池反应的离子方程式是 Zn+CuZn+Cu2+2+=Zn=Zn2+2+Cu,+Cu,该反应的的原电池正确组合是该反应的的原电池

10、正确组合是()CABCD正极正极ZnCuCuFe负极负极CuZnZnZn电解质溶液电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl5.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()A Aa b c d Ba b c d Ba c d b a c d b C Cc a b d Dc a b d Db d c a b d c a B实践活动实践活动自制电池自制电池水果电池。如下图：水果电池。如下图：3.如何书写电极反应方程

11、式如何书写电极反应方程式负极（锌片）：负极（锌片）：Zn 2e -=Zn 2+负极（锌片）：负极（锌片）：Zn 2e-=Zn 2+正极（石墨）：正极（石墨）：2H+2e -=H2 正极（铜片）：正极（铜片）：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 电极反应方程式的书写方法电极反应方程式的书写方法负极：负极：较活泼金属（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)正极：正极：较不活泼金属或非金属（较不活泼金属或非金属（b）电极反应：电极反应：Cm+me-=C(还原反应还原反应)要求书写时，正负

12、极得失电子数相等。要求书写时，正负极得失电子数相等。正极电极反应式+负极电极反应式=电池总反应式已知其中两个可以求第三个Zn-Al原电池，谁做负极？试着说说原电池的构成有什么条件？A AZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4A AZnZnC CH H2 2SOSO4 4A AZnZnCuCu酒精酒精ZnZnH H2 2SOSO4 4A ACuCuH H2 2SOSO4 4A AZnZnZnZnH H2 2SOSO4 4A AZnZnCuCuHClHCl A AC CCuCuHClHClA AZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4分析分析A AC CCuCuH H2 2SOSO4 4原电

13、池电流表指针是否偏转区别结论不偏转电极材料能否自发失电子能自发地发生氧化还原反应分析分析A AZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4A AZnZnC CH H2 2SOSO4 4A AZnZnZnZnH H2 2SOSO4 4原电池电流表指针是否偏转区别结论偏转两极材料活泼性不同有两种活泼性不同的金属（或非金属导体）作电极不偏转分析分析A AZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4A AZnZnCuCu酒精酒精A AZnZnCuCuHClHCl原电池电流表指针是否偏转区别结论不偏转溶液导电性不同电极材料均插入电解质溶液中偏转原电池组电流表指针偏转区别结论不偏转两极在同一容器与不同容器中必

14、须形成闭合回路分析分析A AZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4ZnZnH H2 2SOSO4 4A ACuCuH H2 2SOSO4 4 4 原电池的构成条件 u形成条件一：能自发地发生氧化还原反应u形成条件二：有两种活泼性不同的金属（或非金属导体）作电极u形成条件三：电极材料均插入电解质溶液中u形成条件四：必须形成闭合回路病 例 分 析 你能为她开一个药方吗？锌片插入稀硫酸中，被锌片插入稀硫酸中，被腐蚀。（化学腐蚀）腐蚀。（化学腐蚀）锌片在锌锌片在锌,铜（稀硫酸）铜（稀硫酸）原电池中作为负极，也原电池中作为负极，也被腐蚀。（电化学腐蚀）被腐蚀。（电化学腐蚀）哪个更快？哪个更快？原电池

15、的负极原电池的负极被腐蚀得更快。被腐蚀得更快。分析锌分析锌,铁（稀硫酸）原铁（稀硫酸）原电池中的电极反应。电池中的电极反应。你感受到作为正极，铁你感受到作为正极，铁被保护了吗？被保护了吗？原电池的金属原电池的金属正极被保护。正极被保护。1.1.下列装置中能组成原电池形成电流的是下列装置中能组成原电池形成电流的是()()CAZnCuH2SO4CuZnA酒精酒精A BA BZnH2SO4ACuH2SO4C DC DACuCuH2SO42.2.某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()A.Mg

16、B.Fe C.Al D.CuA.Mg B.Fe C.Al D.CuB3.3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的电解质溶液的 PH()PH()A.A.不不 B B先变大后变小先变大后变小 C C逐渐变大逐渐变大 D.D.逐渐变小逐渐变小C4.4.一个电池反应的离子方程式是一个电池反应的离子方程式是 Zn+CuZn+Cu2+2+=Zn=Zn2+2+Cu,+Cu,该反应的的原电池正确组合是该反应的的原电池正确组合是()CABCD正极正极ZnCuCuFe负极负极CuZnZnZn电解质溶液电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl5.把a、b、c、d四块

17、金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()A Aa b c d Ba b c d Ba c d b a c d b C Cc a b d Dc a b d Db d c a b d c a B二二,发展中的化学电源发展中的化学电源干电池碱性电池蓄电池锂离子电池燃料电池干电池碱性电池（1）干电池结构及电极反应原理）干电池结构及电极反应原理（1）干电池结构及电极反应式）干电池结构及电极反应式负极：负极：Zn-2e-=Zn2+正极：正极：

18、2NH4+2e-=2NH3+H2Zn +2NH4+=Zn2+2NH3+H2电池总反应式：电池总反应式：特点：特点：a：一次性电池，不可逆一次性电池，不可逆b：用用KOH代替代替NH4Cl能提高能提高 性能，延长寿命性能，延长寿命蓄电池（2）充电电池）充电电池(又称二次电池又称二次电池)（2）充电电池）充电电池(又称二次电池又称二次电池)Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O(-)(+)负极负极:Pb+SO42-2e-=PbSO4 Pb+PbO2+4H+2SO42-=2PbSO4+2H2O正极正极:PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O铅蓄电池铅蓄电池特点：特点：

19、电池总反应式：电池总反应式：二次电池二次电池,可再次充电使用可再次充电使用氢氢氧氧燃燃料料电电池池(3)(3)燃料电池燃料电池(3)(3)燃料电池燃料电池 新型电池中，电极的导电材料一般多新型电池中，电极的导电材料一般多孔的金属板，负极是通入还原剂的一方，孔的金属板，负极是通入还原剂的一方，正极是通入氧化剂的一方。正极是通入氧化剂的一方。氢氧燃料电池，电解质溶液为氢氧燃料电池，电解质溶液为30%的氢的氢氧化钾溶液氧化钾溶液.负极：负极：2H2 4e-+4OH-=4H2O正极：正极：O2+4e-+2H2O=4OH-电池总反应式：电池总反应式：2H2+O2=2H2O特点：特点：高效高效,环境污染少

20、环境污染少,外加设备供给氧化剂外加设备供给氧化剂如果氢氧燃料电池以酸为电解质，其放电原理为：u负极：负极：2H2 4e-=4H+u正极：正极：O2+4H+4e-=2H2Ou电池总反应式：电池总反应式：2H2+O2=2H2O4、镍铬电池、镍铬电池 特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。NiO2（S）+Cd（S）+2H2O（L）=Ni（OH）2（S）+Cd（OH）2（S）Ag2O（S）+Cd（S）+H2O（L）=2Ag（S）+Cd（OH）2（S）火力发电工作原理示意图火力发电工作原理示意图火电站从开始到结束能量是如何转化的？化石燃料化学能化学能燃烧燃烧热能热能蒸

21、汽蒸汽机械能机械能电能电能发电机发电机问题一问题一：氧化剂和还原剂直接接触反应时（火力发电），化学能转化为热能，再经过一系列的能量转化环节才能转化为电能，那么要使氧化还原反应释放的能量不经过热能，而直接转化为电能，所要解决的第一个问题是什么？问题二：问题二：若将氧化反应和还原反应分开在不同的区域进行，那么怎样架设桥梁使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域，同时形成电流？问题三：问题三：怎样知道所架设的桥梁中有电流流过？如何从电学的角度考虑仪器的选择和组装？外电路：电子由负极流向正极，电流由正极流向负极 内电路：阴离子移向负极，阳离 子移向正极e电流流向及离子流向：负极负极正极正极 思考问题寻找答案组内交流 列出想法 分析实验现象实验现象Cu仅仅起传导电子的作用。稀稀稀稀H H2 2SOSO4 4ZnCu大量气泡从铜片逸出，锌片部分溶解1.H+得到的电子是从哪里来的？2.在这个过程中Cu起什么作用？3.你怎样才能知道导线中有电子通过？可用电流表测电流。思考问题寻找答案组内交流 列出想法 分析实验现象实验现象Cu仅仅起传导电子的作用。稀稀稀稀H H2 2SOSO4 4ZnCu大量气泡从铜片逸出，锌片部分溶解1.H+得到的电子是从哪里来的？2.在这个过程中Cu起什么作用？3.你怎样才能知道导线中有电子通过？可用电流表测电流。