化学能与电能人教必修讲稿.ppt
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1、关于化学能与电能人教必修第一页,讲稿共八十页哦第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量第二节第二节化学能与电能化学能与电能第二页,讲稿共八十页哦 电能是现代社会中电能是现代社会中应用最广泛、使用最应用最广泛、使用最方便、方便、污染最小污染最小的一种的一种二次能源二次能源,又称为电力,又称为电力。第三页,讲稿共八十页哦电能(电力):二次能源电能(电力):二次能源阅读【资料卡片】阅读【资料卡片】p39p39:一次能源和二次能源一次能源和二次能源第四页,讲稿共八十页哦【思考与交流思考与交流】化学反应不仅有新物质生成,同时还伴随着能量化学反应不仅有新物质生成,同时还伴随着能量的变化,但这种能量的变化
2、的变化,但这种能量的变化通常以热能通常以热能形式表现形式表现出来,那么有没有以出来,那么有没有以电能电能形式表现出来的时候形式表现出来的时候呢,试举例说明。呢,试举例说明。水电水电17.6%17.6%其他其他1.2%1.2%20012001年我国发电总量构成图年我国发电总量构成图火力火力81.2%第五页,讲稿共八十页哦利用煤、石油、天利用煤、石油、天然气等自然界蕴藏然气等自然界蕴藏极为丰富的化石燃极为丰富的化石燃料来发电称为料来发电称为火力火力发电发电。估计在估计在20502050年火电仍居首位年火电仍居首位第六页,讲稿共八十页哦【火力发电原理及过程火力发电原理及过程】思考:火力发电的过程能量
3、是怎样转化的?思考:火力发电的过程能量是怎样转化的?化学能(燃料)燃烧热能蒸汽 机械能(涡轮机)发电机电能第七页,讲稿共八十页哦化学能热能机械能电能化学能热能机械能电能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能1 1、化学能化学能转化为转化为电能电能的方式之一:火力发电的方式之一:火力发电(间接发电)(间接发电)间接转化间接转化第八页,讲稿共八十页哦【思考思考】火力发电有什么缺点?火力发电有什么缺点?1.煤炭是非可再生资源,会造成能源危机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,燃料的利用率低经多
4、次转换,能量损耗大,燃料的利用率低间间接接转化转化第九页,讲稿共八十页哦【思考与交流】?【思考与交流】?3.3.怎样才能使氧化还原反应中的电子定向移动?怎样才能使氧化还原反应中的电子定向移动?化学能化学能电能?电能?能否直接转化为能否直接转化为电子的定向移动形成的电子的定向移动形成的2 2、氧化还原反应的实质?、氧化还原反应的实质?电子的转移电子的转移怎样才能提高能源的利用率,减小污染怎样才能提高能源的利用率,减小污染呢?呢?1 1、电流是怎样形成的?、电流是怎样形成的?回顾复习回顾复习:第十页,讲稿共八十页哦将铜片和锌片将铜片和锌片分别分别插入稀插入稀硫酸溶液中,观察现象并解释原因。硫酸溶液
5、中,观察现象并解释原因。【实验实验2一一4】p40稀稀H2SO4ZnCu现象:现象:解释:解释:Zn片上有气泡(片上有气泡(H2),),Zn片逐溶解;片逐溶解;Cu片无明片无明显现象。显现象。Zn+2H+=Zn2+H2第十一页,讲稿共八十页哦将铜片和锌片将铜片和锌片用导线连接用导线连接插插入稀硫酸溶液中,观察现象并解释原因。入稀硫酸溶液中,观察现象并解释原因。实验实验2-4稀稀H2SO4ZnCu现象:现象:解释:解释:Zn片逐渐溶解但无气泡;片逐渐溶解但无气泡;Cu片上有气泡(片上有气泡(H2););电流计指针偏转电流计指针偏转。?G第十二页,讲稿共八十页哦【实验现象剖析实验现象剖析】Zn片逐
6、渐溶解但无气泡;片逐渐溶解但无气泡;Cu片上有气泡(片上有气泡(H2););电流计指针偏转电流计指针偏转。指针偏转,说明电路中有电流通过,说明指针偏转,说明电路中有电流通过,说明发生了电子定向移动。发生了电子定向移动。Zn比比Cu活泼,用导线连在一起时,活泼,用导线连在一起时,Zn片失去的片失去的电子(电子(Zn2e=Zn2+)变成)变成Zn2+进入溶液,进入溶液,电子经导线流向电子经导线流向Cu片,片,溶液中的溶液中的H由于电场由于电场作用下移向作用下移向Cu片得电子被还原成片得电子被还原成H2(2H+2e=H2)整个装置能量是怎样转整个装置能量是怎样转化的?化的?第十三页,讲稿共八十页哦
7、2、化学能转化为电能的方式之二:、化学能转化为电能的方式之二:原电池原电池(直接转化)(直接转化)AZnCuH2SO4(1 1)定义:定义:将将化学能化学能直接转变成直接转变成电能电能的装置,的装置,称为原电池称为原电池电源电源+-第十四页,讲稿共八十页哦【学与问】【学与问】p41p41:你知道电子是怎样流动的吗?你如你知道电子是怎样流动的吗?你如何判定装置的正、负极?何判定装置的正、负极?(2 2)正负极:正负极:负极:负极:电子流进(或电流流出)的一极电子流进(或电流流出)的一极正极:正极:电子流出(或电流流进)的一极电子流出(或电流流进)的一极第十五页,讲稿共八十页哦(3 3)电极反应:
8、电极反应:负极负极正极正极Zn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+2H2H+2e+2e-=H=H2 2氧化反应氧化反应还原反应还原反应Zn+2HZn+2H+=Zn=Zn2+2+H+H2 2(两个电极反应之和)(两个电极反应之和)【小结小结】负极负极失去电子失去电子的一极的一极氧化反应氧化反应活性强活性强正极正极得到电子的得到电子的一极一极还原反应还原反应活性弱活性弱第十六页,讲稿共八十页哦e-e-e-_外电路:外电路:内电路:内电路:阳离子阳离子正极正极阴离子阴离子负极负极负极负极正极正极e-这样整个电路构成了闭合回路,带电粒子的定这样整个电路构成了闭合回路,带电粒子的定向移动产生电流向移动
9、产生电流。(4 4)工作原理:工作原理:正极正极负极负极 第十七页,讲稿共八十页哦 H2SO4(aq)CuSO4(aq)ZnCu负极负极():.正极正极():.总反应式总反应式:.负极负极():.正极正极():.总反应式总反应式:.课堂练习:课堂练习:请在图上标出电子的流动方向和电流方向请在图上标出电子的流动方向和电流方向,并判断并判断正负极,写出电极反应式和总反应式正负极,写出电极反应式和总反应式.AgFeIe-e-IFeAgFe2e-=Fe 2+2H+2e-=H2Fe+2H+=Fe 2+H2ZnCuZn2e-=Zn2+Cu2+2e-=CuZn+Cu2+=Zn2+Cu第十八页,讲稿共八十页哦
10、间接:间接:直接:直接:化学能化学能燃烧燃烧热能热能蒸汽蒸汽机械能机械能发动机发动机电能电能装置装置原电池原电池概概念念构构成成条条件件工工作作原原理理?第十九页,讲稿共八十页哦 请将化学反应: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:实验素材:导线、锌片、导线、锌片、铜片、铜片、铁片、石墨铁片、石墨棒、电流计、两个烧杯、稀棒、电流计、两个烧杯、稀H H2 2SOSO4 4溶液、乙醇、溶液、乙醇、水果汁、蒸馏水。水果汁、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?【科学探究】【科学探究】p41:第二十页,讲稿共八十页哦【交流与讨论】【交流与讨论】通
11、过实验通过实验2-4想想原电池是由哪几部分组成的,想想原电池是由哪几部分组成的,构成原电池的条件又有哪些构成原电池的条件又有哪些?组成:两电极、导线、电解质溶液以及容器组成:两电极、导线、电解质溶液以及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?第二十一页,讲稿共八十页哦?【实验探究】【实验探究】设计原电池,探究形成条件设计原电池,探究形成条件第二十二页,讲稿共八十页哦不可不可实验探究实验探究:形成原电池的条件形成原电池的条件结论:有两种活动性不同的金属作电极有两种活动性不同的
12、金属作电极第二十三页,讲稿共八十页哦实验探究实验探究:形成原电池的条件形成原电池的条件有两种活泼性不同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:较活泼的金属作负极较活泼的金属作负极较不活泼的金属、石墨等作正极较不活泼的金属、石墨等作正极可以可以结论:第二十四页,讲稿共八十页哦实验探究实验探究:形成原电池的条件形成原电池的条件结论: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可以可以Fe第二十五页,讲稿共八十页哦实验探究实验探究:形成原电池的条件形成原电池的条件结论:电极材料均浸入的是电极材料均浸入的是电解质溶液电解质溶液不可不可第二十六页
13、,讲稿共八十页哦实验探究实验探究:形成原电池的条件形成原电池的条件结论:整个装置构成闭合电路整个装置构成闭合电路不可不可第二十七页,讲稿共八十页哦【实验探究】【实验探究】设计原电池,探究形成条件设计原电池,探究形成条件第二十八页,讲稿共八十页哦【思考与交流】【思考与交流】p42p42:通过以上实验和探究,试说明化学通过以上实验和探究,试说明化学电池应由哪几部分构成,各起什么作用电池应由哪几部分构成,各起什么作用?第二十九页,讲稿共八十页哦原电池原电池:(5 5)常见)常见原电池的形成条件:原电池的形成条件:两极一液一连线两极一液一连线 两种活泼性不同的金属两种活泼性不同的金属(或其中一种为能导
14、电的非(或其中一种为能导电的非金属,如金属,如“碳棒碳棒”)作电极作电极。其中较活泼金属为负极。其中较活泼金属为负极。较不活泼金属(或非金属)为正极(较不活泼金属(或非金属)为正极(正极一般不参正极一般不参与电极反应,只起导电作用与电极反应,只起导电作用););特殊特殊AI-Mg-NaOH是是Al作负极作负极Fe-Cu-HNO3(浓)是(浓)是Cu作负极作负极 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酒精、蔗糖、四氯化碳不行酒精、蔗糖、四氯化碳不行第三十页,讲稿共八十页哦【实践活动】【实践活动】p42p42:利用水果如苹果、柑橘、柠檬或利
15、用水果如苹果、柑橘、柠檬或番茄等制作原电池。番茄等制作原电池。电能电能化学电池化学电池化学能化学能氧化还原反应氧化还原反应第三十一页,讲稿共八十页哦请根据反应请根据反应 2Fe3+Fe =3 Fe 2+设计原电池,你有哪些可行方案设计原电池,你有哪些可行方案?Fe-CuFeCl3Fe-CFe(NO3)3Fe-AgFe(SO4)3想一想?想一想?第三十二页,讲稿共八十页哦下列各种情况是否形成了原电池?下列各种情况是否形成了原电池?1 ZnCuH2SO4CuZn乙醇乙醇A3 H2SO4ZnZnA2 盐酸溶液盐酸溶液AlMgA4 食盐溶液食盐溶液含杂质含杂质C的的Fe片片5 过手练习过手练习第三十三
16、页,讲稿共八十页哦第三十四页,讲稿共八十页哦第三十五页,讲稿共八十页哦第三十六页,讲稿共八十页哦 你能为她开一个药方吗?你能为她开一个药方吗?第三十七页,讲稿共八十页哦 通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分,通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分,装有一定数量的锌块,请解释原因。装有一定数量的锌块,请解释原因。思考思考?原因:原因:轮船的船身一般是用铁做轮船的船身一般是用铁做的,装上锌块后,铁跟锌形成原的,装上锌块后,铁跟锌形成原电池,此时锌作为负极发生氧化电池,此时锌作为负极发生氧化反应溶反应溶解解,而铁作为正极被保护,而铁作为正极被保护起来不受腐蚀。起来不受腐蚀。第三十八页,讲稿共八十页
17、哦判断原电池正、负极的方法判断原电池正、负极的方法(1 1)由组成原电池的两极材料判断:由组成原电池的两极材料判断:一般是活泼的金属为一般是活泼的金属为负极负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极正极(2 2)根据电流方向或电子流动方向判断:根据电流方向或电子流动方向判断:电子电子流出的一极是负极流出的一极是负极,电子,电子流进的一极是正极流进的一极是正极(4 4)根据原电池两极发生的变化来判断:根据原电池两极发生的变化来判断:发生氧化反应的是负极,发生还原反应的是正极发生氧化反应的是负极,发生还原反应的是正极【归纳小结【归纳小结1】(5 5)电极反应现象:
18、电极反应现象:负极负极质量减少质量减少,变细,变细;正极;正极有有气泡气泡产生产生,或质量增加或质量增加(3 3)根据内电路离子移动的方向判断:根据内电路离子移动的方向判断:阳离子移向正极,阴离子移向负极阳离子移向正极,阴离子移向负极第三十九页,讲稿共八十页哦2H+2e-H2负极:负极:总反应:总反应:正极正极:ZnZn-2e2e-ZnZn2+2+Zn+2H+Zn2+H21.1.根据根据“负失氧,正得还负失氧,正得还”确定负极材料和得电子的确定负极材料和得电子的物质,确定正负极物质,确定正负极产物产物(“负变正析负变正析”)2.2.利用利用电荷守恒电荷守恒写出电极反应式写出电极反应式3.3.电
19、极反应是一种电极反应是一种离子反应离子反应,遵循书写离子反应,遵循书写离子反应式的一切规则。式的一切规则。例:例:Zn-Ag-Zn-Ag-稀硫酸原电池稀硫酸原电池【归纳小结【归纳小结2】第四十页,讲稿共八十页哦负极: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+CuFe+CuSO4Cu+FeSO4例例1:Zn-Cu-稀盐酸原电池稀盐酸原电池例例2:Fe-Ag-CuSO4原电池原电池第四十一页,讲稿共八十页哦(1)Mg-AI-HCl溶液原电池溶液原电池(
20、3)Fe-Cu-稀稀HNO3原电池原电池(4)Fe-Cu-浓浓HNO3原电池原电池【练一练练一练】写出下列原电池的电极反应式写出下列原电池的电极反应式(2)Mg-AI-NaOH溶液原电池溶液原电池第四十二页,讲稿共八十页哦二、发展中的二、发展中的化学电源化学电源空气电池空气电池锂电池锂电池第四十三页,讲稿共八十页哦发明电池的故事发明电池的故事 伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家。理学家。有一天,伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学有一天,伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论文,说动物肌肉里贮存着电,可以用家的一篇论文,说动物肌肉里贮存着电,可以用金属接
21、触肌肉把电引出来。看了这篇论文,伏特金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文,伏特非常兴奋,便决定亲自来做这个实验。他用许多非常兴奋,便决定亲自来做这个实验。他用许多只活青蛙反复实验,终于发现,实际情况并不像只活青蛙反复实验,终于发现,实际情况并不像加伐尼所说的那样,加伐尼所说的那样,而是而是两种不同的金属接触产两种不同的金属接触产生的电流,才使蛙腿的肌肉充电而收缩生的电流,才使蛙腿的肌肉充电而收缩。为了证为了证明自己的发现是正确的,伏特决定更深入地了解明自己的发现是正确的,伏特决定更深入地了解电的来源。电的来源。第四十四页,讲稿共八十页哦发明电池的故事发明电池的故事一天,他拿出一块锡片和一枚银币
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