【课件】化学反应与电能高一下学期化学人教版（2019）必修第二册.pptx

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1、化学反应与能量变化化学反应与能量变化6.1.2第二课时：化学反应与电能第二课时：化学反应与电能我们的生活很难离开电我们的生活很难离开电生活中人们使用的生活中人们使用的电能来自于哪里电能来自于哪里?火力发电火力发电水力发电水力发电风力发电风力发电太阳能发电太阳能发电核能发电核能发电电池供电电池供电20012001年年20152015年年20182018年年 2018 2018年，中国发电总量占比世界发电总量的年，中国发电总量占比世界发电总量的1/41/4；近阶段，近阶段，火电火电仍然是中国发电的主要组成仍然是中国发电的主要组成；其它形式的发电占比逐年在增加。；其它形式的发电占比逐年在增加。化学能

2、燃料燃烧热能蒸汽轮机机械能发电机电能直接直接？火力发电原理：化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。火力发电原理：化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。1.煤炭是不可再生资源，会造成能源危机。2.煤炭燃烧会产生污染性气体。3.转换环节多，能量损耗大，能量的利用率低。火力发电火力发电弊端弊端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 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+H22e-什么什么方法可使方法可使ZnZn与与H H+分开，从而让电子

3、定向移动呢？分开，从而让电子定向移动呢？【思考【思考1 1】电流是怎样产生的电流是怎样产生的？【思考【思考2 2】什么反应中有电子的转移？什么反应中有电子的转移？原电池原电池【实验【实验6-36-3】【实验【实验6-36-3】探究实验探究实验讨论与交流讨论与交流实验一：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

4、未连接时铜锌未连接时反应的离子方程式反应的离子方程式0+10+2失失2e-得得2e-实验一实验一Zn2H=Zn2H2结论：锌与稀硫酸反应生成氢气，而铜不反应结论：锌与稀硫酸反应生成氢气，而铜不反应铜锌连接时，铜表面出现大量气泡，锌表面也有气泡实验二实验二实验三实验三铜片上：有气泡锌片上：逐渐溶解电流表：指针偏转电流表指针发生偏转，说明导线中有电流产生1.1.定义：定义：将_转变成_的装置叫做原电池。原电池原电池化学能化学能电能电能AZnCuSO42H+H+e2.2.本质：本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。锌片：锌片：铜片：铜片：ZnZn2e2e =Zn=Zn2+2+2H2H+2

5、e2e =H=H2 2 (氧化反应氧化反应)(还原反应还原反应)原电池原电池3.3.电极：电极：正极：负极：电子流入的电极电子流出的电极通常是不活泼金属或石墨电极通常是活泼金属得电子，化合价降低，发生还原反应失电子，化合价升高，发生氧化反应电子、离子的移动方向电子、离子的移动方向外电路：外电路：原电池原电池CuZn-Zn2+H+H+Zn2e=Zn2+2H2H+2e+2e=H=H2 2 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+2HZn+2H+=Zn=Zn2+2+H+H2 2 电子流向电子流

6、向:负极负极 沿导线沿导线 正极正极电流方向电流方向:正极正极 沿导线沿导线 负极负极内电路：内电路：外电路外电路内电路内电路4.4.工作原理工作原理负氧正还负氧正还阳离子向正极移动；阴离子向负极移动阳离子向正极移动；阴离子向负极移动 电子不下水，电子不下水，离子不上岸离子不上岸【注意】【注意】电子不能进入水溶液，离子不能进入导线电子不能进入水溶液，离子不能进入导线【正正正正,负负负负】原电池原电池(4)有自发进行的氧化还原反应(1)两个活泼性不同的电极，如：金属与金属、金属与非金属(2)电解质溶液(溶液或者熔融)(3)电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路5.5.原电池的构成条件原电池的构成

7、条件思考：下列装置是否可以构成原电池？思考：下列装置是否可以构成原电池？【思考与交流思考与交流】改进下列装置使之能改进下列装置使之能构成构成原电池原电池硫酸硫酸锌锌硫酸铜硫酸铜CuZn盐桥盐桥中中通常装有含通常装有含KClKCl饱和饱和溶液溶液的的琼脂琼脂 K K+和和ClCl-在盐桥中能移动在盐桥中能移动盐桥盐桥双池原电池双池原电池SO42Zn2+eeSO42Cu2+K+盐桥作用：盐桥作用：CuZnK+ClK+ClK+ClK+ClK+ClClK+K+ClK+K+K+ClClK+ClClCl1.连通电路连通电路2.使溶液呈电中性使溶液呈电中性3.使电流持续稳定使电流持续稳定原电池原电池6.6.

8、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比较金属活泼性保护金属材料保护金属材料设计电池设计电池加快反应速率加快反应速率 方法：方法：一般情况下，一般情况下，负极的金属活动性比正极的金属活动性强。常见规律：常见规律：电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼原电池原电池7.7.原电池原理的应用原电池原理的应用实验室制H2时，由于锌太纯，反应较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。船体镶锌块【例【例1 1】下列装置能形成原电池的是下列装置能形成原电池的是()A B C DA A【例【例2 2】将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间

9、，以下叙述正确的是()A两个装置都构成了原电池B甲装置构成了原电池，乙装置没有构成原电池C两烧杯中的锌片上都有大量气泡产生D产生气泡的速率甲比乙慢乙 甲B B【例【例3 3】如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，其中正确的是()Zn为正极，为正极，Cu为负极为负极H向负极移动向负极移动电子是由电子是由Zn经外电路流向经外电路流向CuCu极上有极上有H2产生产生若有若有1mol电子流过导线，则产生的电子流过导线，则产生的H2为为0.5mol正极的电极反应式为正极的电极反应式为Zn2e=Zn2ABCDB B1 1、电解质溶液为、电解质溶液为稀硫酸稀硫酸2 2

10、、电解质溶液为、电解质溶液为NaOH(aq)NaOH(aq)Mg棒棒（）（）（+）（+）Al棒棒Al棒棒Mg棒棒2Al+8OH-6e-=2AlO2-+4H2O6H2O+6e-=6OH-+3H2总反应：总反应：2Al+2OH-+6H2O=2AlO2-+3H2+4H2OMg2e-=Mg2+2H+2e-=H2AlMgA稀稀硫酸硫酸（+）（）（+）（）注意一：注意一：正、负极的判断受正、负极的判断受电解质溶液电解质溶液的影响，的影响，“较活泼金属较活泼金属”不一定不一定做负极做负极练习练习1:1:写出写出下列下列装置的电极反应及总反应式。装置的电极反应及总反应式。1、稀、稀硫酸硫酸AlCuA1、电解质

11、溶液为稀硫酸、电解质溶液为稀硫酸2、电解质溶液为浓硝酸、电解质溶液为浓硝酸2、浓、浓硝酸硝酸（）（+）Al棒棒Cu棒棒2Al6e-=2Al3+6H+6e-=3H2（）（+）Al棒棒Cu棒棒Cu2e-=Cu2+2NO3-+2e-+4H+=2NO2+2H2OCu+2NO3-+4H+=Cu2+2NO2+2H2O把把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。两相连组成原电池。若若A、B相连时，相连时，A为负极；为负极；C、D相连时，相连时，D上产生大量气泡；上产生大量气泡；A、C相连时，电流由相连时，电流由C经导线流向经导线流向A；B、D相连时，电

12、子由相连时，电子由D经导线流向经导线流向B，则此四种金属的活动性由强到弱的顺序为（则此四种金属的活动性由强到弱的顺序为（）ABCDACDBCABDBACD【练习】【练习】ABCDACDBG ZZnCuACuSO4溶液 指出该原电池的正负电极，形成的闭合回路中电荷的流动指出该原电池的正负电极，形成的闭合回路中电荷的流动方向，写出两极的电极反应式。方向，写出两极的电极反应式。e-e-负极负极(Zn)：Zn2e=Zn2+正极正极(Cu)：Cu2+2e=Cu总反应式：总反应式：Zn+Cu2+=Zn2+CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu【练习】原电池的设计原电池的设计该氧化还原反应可拆分为如下两个半

13、反应该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应:正极反应正极反应:2Fe3+2e-=2Fe2+负极反应负极反应:Cu-2eCu-2e-=CuCu2+2+负极材料：负极材料：CuCu电解质溶液：电解质溶液：FeCl3正极材料：正极材料：比比CuCu更不活泼的更不活泼的金属或石墨等金属或石墨等思思考考题题请根据反应请根据反应2Fe3+Fe=3Fe2+设计设计原电池，你有哪些可行方案原电池，你有哪些可行方案?（负极负极）FeFeFe(NOFe(NO3 3)3 3Fe(SOFe(SO4 4)3 3CuCu AgAgPtPt负极反应负极反应:Fe-2e-2e-=Fe2+2+正极反应正极反应:2Fe3+2e-=

14、2Fe2+FeFe负极材料：负极材料：电解质溶液：电解质溶液：正极材料：正极材料：含Fe3+的盐溶液的盐溶液比比FeFe更不活泼的更不活泼的金属或石墨等金属或石墨等生生活活中中的的电电池池常见的化学电源常见的化学电源（1 1）酸性）酸性锌锰干电池锌锰干电池正极：正极：负极：负极：电解质溶液：电解质溶液：锌筒石墨棒NH4Cl普通锌锰干电池、锌银电池（钮扣电池）等1.1.一次电池（不可充电）一次电池（不可充电）常见的化学电源常见的化学电源（2 2）碱性）碱性锌锰干电池锌锰干电池正极：正极：负极：负极：电解质溶液：电解质溶液：锌筒石墨棒负极：负极：正极：正极：Zn2e+2OH=Zn(OH)2KOH2

15、MnO22e2H2 O=2MnOOH+2OH 1.1.一次电池（不可充电）一次电池（不可充电）总反应：总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2铅酸蓄电池铅酸蓄电池正极：正极：负极：负极：电解质溶液：电解质溶液：放电放电总反应式：总反应式：负极负极(Pb)：正极正极(PbO2)：铅(Pb)二氧化铅(PbO2)放电时的电极反应：放电时的电极反应：常见的可充电电池还有镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池常见的化学电源常见的化学电源稀硫酸Pb+SO42-2e-=PbSO4PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O2.2.二次电池二次电池(可充电电池）可充电电池）Pb+P

16、bO2+2H2SO42PbSO4+2H2O充电充电放电放电3.3.燃料燃料电池电池常见的化学电源常见的化学电源 燃料电池是一种将燃料（如H2、CH4、乙醇）和氧化剂（如O2）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。特点：特点：清洁、安全、高效；清洁、安全、高效；能量转化率可以达到能量转化率可以达到80%以上；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。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。APtPt(-)(-)PtPt(+(+)正极室正极室负极室负极室隔膜隔膜电解质溶液电解质溶液H2O2酸性酸性电解质电解质碱性碱性电解质电解质负极负极反应反应正极正极反应

17、反应总反应总反应2H2+O22H2O2H24e4H+O24H+4e2H2O2H24OH-4e4H2OO22H2O4e4OH-3.3.燃料燃料电池电池常见的化学电源常见的化学电源氢氢氧氧燃燃料料电电池池A正极室正极室负极室负极室隔膜隔膜电解质溶液电解质溶液CH4O2甲烷燃料甲烷燃料电池电池常见的化学电源常见的化学电源1、请书写、请书写甲甲醇醇(CH3OH)燃料电池的燃料电池的酸性、碱性酸性、碱性环境下的环境下的电极反应式。电极反应式。总反应：总反应：2CH3OH3O22CO24H2O正极：正极：3O212e-12H+6H2O负极负极：2CH3OH12e-2H2O12H+2CO2总反应：总反应：2

18、CH3OH3O24OH-2CO32-6H2O正极：正极：3O212e6H2O12OH-负极负极：2CH3OH12e16OH-2CO32-12H2O随堂练习随堂练习-2 0 +4-2 0 +4-2 0 +4-2 0 +42、乙醇燃料电池，酸作电解质总反应：正极：负极：乙醇燃料电池，碱溶作电解质总反应：正极：负极：2、乙醇燃料电池，酸作电解质总反应：C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O正：3O2+12H+12e-=6H2O负：C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+乙醇燃料电池，溶作电解质总反应：C2H5OH+3O2+4KOH=2K2CO3+5H2O正：3O2+12e-+6H2O=

19、12OH-负：C2H5OH+16OH-12e-=2CO32-+11H2O3、已知碱性锌锰干电池，以锌、碳棒为电极材料，KOH为电解质溶液，其电池总反应式为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2，请你写出其正、负请你写出其正、负极的电极反应式。极的电极反应式。4、已知镍镉电池以已知镍镉电池以碱为电解质溶液，其碱为电解质溶液，其电池总反应电池总反应式为：式为：2NiO(OH)+Cd+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2，请你写出其放电时正、负极的电极反应式。请你写出其放电时正、负极的电极反应式。正极：正极：NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-负极：负极：Cd

20、+2OH-2e-=Cd(OH)2放电放电充电充电5、已知银锌电池以KOH为电解液，其总反应式为：Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2，请你写出其放电时的正、负极的电极反应式。请你写出其放电时的正、负极的电极反应式。充电充电放电放电正极反应：正极反应：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-负极反应：负极反应：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)26、已知铅蓄电池的电池总反应式为：请你写出其放电时的正、负极的电极反应式。请你写出其放电时的正、负极的电极反应式。Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O充电充电放电放电1 1、电解质溶液为、电解质溶液为稀硫酸稀硫酸2 2、电解质溶液

21、为、电解质溶液为NaOH(aq)NaOH(aq)Mg棒棒（）（）（+）（+）Al棒棒Al棒棒Mg棒棒2Al+8OH-6e-=2AlO2-+4H2O6H2O+6e-=6OH-+3H2总反应：总反应：2Al+2OH-+6H2O=2AlO2-+3H2+4H2OMg2e-=Mg2+2H+2e-=H2AlMgA稀稀硫酸硫酸（+）（）（+）（）注意一：注意一：正、负极的判断受正、负极的判断受电解质溶液电解质溶液的影响，的影响，“较活泼金属较活泼金属”不一定不一定做负极做负极 1、稀、稀硫酸硫酸AlCuA1、电解质溶液为稀硫酸、电解质溶液为稀硫酸2、电解质溶液为浓硝酸、电解质溶液为浓硝酸2、浓、浓硝酸硝酸（

22、）（+）Al棒棒Cu棒棒2Al-6e-=2Al3+6H+6e-=3H2（）（+）Al棒棒Cu棒棒Cu-2e-=Cu2+2NO3-+2e-+4H+=2NO2+2H2OCu+2NO3-+4H+=Cu2+2NO2+2H2O 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：负极：负极：正极：正极：总反应总反应:2H2+O22H2O7.氢氧燃料电池氢氧燃料电池 负极：负极：正极：正极：O2+4e-+4H+2H2OO2+4e-+2H2O4OH-负极：负

23、极：正极：正极：H22e-2H+2H24e-4H+H2-2e-+2OH-2H2O2H24e-4H+2H2-4e-+4OH4H2O2H2-4e-+4OH4H2O总反应总反应:2H2+O22H2O氢氧燃料电池氢氧燃料电池 8、如图为肼燃料电池示意图，请写出正、负极电极反应式及总反应式如图为肼燃料电池示意图，请写出正、负极电极反应式及总反应式正极正极：O24e2H2O=4OH负极负极：N2H44e4OH=4H2ON2总反应：总反应：N2H4O2=N22H2O9、HCOOH燃料电池。研究燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置，两电极区间用燃料电池性能的装置，两电极区间用允许允许K+、H+通过的半透

24、膜隔开。通过的半透膜隔开。HCOO+2OH2e=HCO3+H2O电池池负极极电极反极反应式式+2+2+4+4练练习习1、锌锌空空气气电电池池(如如图图所所示示)适适宜宜用用作作城城市市电电动动车车的的动动力力电电源源，该该电电池池放放电电时时Zn转化为转化为ZnO。则该电池工作时，下列说法正确的。则该电池工作时，下列说法正确的是是（双选双选）()AZn电极是该电池的正极电极是该电池的正极BZn电极的电极反应式为电极的电极反应式为ZnH2O2e=ZnO2HCOH向向Zn电极电极移动移动D氧气在石墨电极上发生还原反应氧气在石墨电极上发生还原反应CD锌 2Zn4e=2Zn2铂 O22H2O4e=4O

25、H3、电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下，完成填空：(1)O2在电极b上发生_反应；(2)溶液中OH-向电极_移动；(3)反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为_；(4)正极反应式为：_；(5)负极反应式为：_；还原还原a4:32NH3-6e-+6OH-=N2+6H2OO2+4e-+2H2O=4OH-(-)(+)4、(北京卷节选)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：Pt电极上发生的是_反应 (填“氧化”或“还原”)。写出NiO电极的电极反应式：_。还原还原NOO22e=NO25、熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物用电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极极助燃气,制得在6500下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:负极反应式:,正极反应式:O2+2CO2+4e-=2CO32-总电池反应式:。2CO+2CO32-4e-=4CO22CO+O2=2CO26、MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述不正确的是()A负极反应式为Mg2e=Mg2B负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2C正极反应式为AgCle=AgCl-D电池放电时Cl由负极向正极迁移D课堂小结课堂小结