化学能与电能课件 2023-2024学年高一下学期人教版（2019）化学必修第二册.pptx

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1、化学能与电能假如世界上没有电化化学反学反应应与与电电能有什么关系呢？能有什么关系呢？如何将如何将储储存在物存在物质质内部的化学能内部的化学能转转化化为电为电能呢？能呢？我国目前我国目前电电能主要来自火力能主要来自火力发电发电，其次是水力，其次是水力发电发电。问问：火力：火力发电发电是如何是如何产产生生电电能的？能的？发电发电原理又是什么呢？原理又是什么呢？1.1.间接转化间接转化火力发电火力发电【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6-6所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是

2、否偏转。任任务务一一 原原电电池池实验探究把化学能直接转变为电能的装置实实 验验 现现 象象铜片插入稀硫酸铜片插入稀硫酸锌片插入稀硫酸锌片插入稀硫酸锌片和铜片上锌片和铜片上端连接在一起端连接在一起插入稀硫酸插入稀硫酸铜片铜片锌片锌片电流表电流表铜铜片上无气泡片上无气泡锌锌片上有气泡片上有气泡铜铜片上有气泡片上有气泡Zn+H2SO4=ZnSO4+H2锌锌片逐片逐渐渐溶解无气泡溶解无气泡电电流表的指流表的指针针偏偏转转（1）将）将铜铜片和片和锌锌片分片分别别插入稀硫酸溶液中，插入稀硫酸溶液中，观观察察现现象并解象并解释释原因。原因。(注意两注意两块块金属片不要相接触金属片不要相接触)（2）将铜片和

3、锌片用导线连接插入稀硫酸溶液中，观察现象并解释原因。将铜片和锌片用导线连接插入稀硫酸溶液中，观察现象并解释原因。稀稀H2SO4ZnCu活活动动一一 实验实验探究：原探究：原电电池工作原理池工作原理【探究】【探究】该该装置是如何将化学能装置是如何将化学能转转化化为电为电能的？能的？锌锌片：片：铜铜片：片：Zn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+2H2H+2e+2e-=H =H2 2 导线导线：连连接接锌锌片与片与铜铜片，保片，保证电证电子流子流动动电电解解质质溶液：溶液：提供离子，保提供离子，保证证离子移离子移动动，形成回路，形成回路总总反反应应：Zn+2HZn+2H+=Zn=Zn2+2+H+

4、H2 2 电电子流向：子流向：锌锌片片导线导线铜铜片片电电流流向：流流向：铜铜片片导线导线锌锌片片溶液溶液铜铜片（循片（循环环）e-e-e-2 2.直接直接转转化化原原电电池池 （1 1）概念）概念:将化学能直接将化学能直接转变为转变为电电能能的装置。的装置。（3 3）工作原理：）工作原理：（2 2）本本质质：氧化反氧化反应应和和还还原反原反应应分分别别在两个不同的区域在两个不同的区域进进行。行。e-负极正极电解质溶液eeeIII原电池的工作原理阴离子阳离子Zn2eZn2+氧化反应2H+2eH2还原反应注意：电子不下水，离子不上岸活活动动二二 实验实验探究原探究原电电池的构成要素池的构成要素1

5、 1、根据原根据原电电池原理，池原理，结结合所合所给给出的出的实验实验用品，用品，设计设计和制作和制作简简易易电电池。池。2 2、讨论交流【问题与讨论】，体会总结原电池的构成要素。、讨论交流【问题与讨论】，体会总结原电池的构成要素。小小组组探究探究实验实验P P3737（3）原电池构成原电池构成要素要素 原电池反应必须是自发的氧化还原反应。原电池反应必须是自发的氧化还原反应。具有活动性不同的两个电极具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属金属与金属或金属与能导电的非金属)。电解质溶液。电解质溶液。电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。提炼归纳

6、提炼归纳活活动动三三 设计设计原原电电池池(1)依据依据:已知一个已知一个可自发进行的可自发进行的氧化还氧化还原反应原反应,首先首先将其拆分为氧化反应和还将其拆分为氧化反应和还原反应，氧化反应在负极发生，原反应，氧化反应在负极发生，一般还一般还原剂为负极材料原剂为负极材料(或在负极上被氧化或在负极上被氧化)；还原反应在正极发生，还原反应在正极发生，氧化剂氧化剂(电解质电解质溶液中的阳离子溶液中的阳离子)在正极上被还原。在正极上被还原。(2)实例实例:以以Fe+CuSO4=Cu+FeSO4为例为例任务驱动任务驱动:日常生活中常用的锌锰干电池的结构如图日常生活中常用的锌锰干电池的结构如图,你能判断

7、出它的正负极并指出其工你能判断出它的正负极并指出其工作时电子的流向吗作时电子的流向吗?任务二化学电池任务二化学电池负负极：极：锌锌粉粉正极：二氧化正极：二氧化锰锰电电解解质质：氢氢氧化氧化钾钾【自主探索自主探索】若若该电该电池的池的总总反反应应式式为为Zn+2MnOZn+2MnO2 2+2H+2H2 2O=2MnOOH+Zn(OH)O=2MnOOH+Zn(OH)2 2,则则其正极反其正极反应应式是什么式是什么?提示提示:分析分析负负极极变变化得化得负负极反极反应应式式为为：Zn-2e Zn-2e-+2OH+2OH-=Zn(OH)Zn(OH)2 2则总则总反反应应方程式减去方程式减去负负极反极反

8、应应式既得正极反式既得正极反应应式：式：MnO MnO2 2+H+H2 2O+eO+e-=MnOOH+OH=MnOOH+OH-。总总反反应应方程式方程式=正极反正极反应应式式+负负极反极反应应式式1.1.干电池干电池最早使用的化学电池是最早使用的化学电池是锌锰电池锌锰电池,它它是一种是一种一次性一次性电池电池,放完电后不能再放完电后不能再使用。使用。2 2.充充电电电电池池充充电电电电池又称池又称_电电池池,它在放它在放电时电时所所进进行的氧化行的氧化还还原反原反应应,在充在充电时电时可以可以_进进行行,使使电电池恢复到放池恢复到放电电前的状前的状态态。常常见见的充的充电电电电池主要有池主要有

9、:_:_、_、_。二次二次逆向逆向铅酸蓄电池铅酸蓄电池镍氢电池镍氢电池锂离子电池锂离子电池PbOPbO2 2+Pb+2H+Pb+2H2 2SOSO4 4=2PbSO=2PbSO4 4+2H+2H2 2O O负负极：极：Pb-2ePb-2e-+SO+SO4 42-2-=PbSO=PbSO4 4正极：正极：PbOPbO2 2+2e+2e-+SO+SO4 42-2-+4H+4H+=PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2O O电池中含有大量的电池中含有大量的重金属重金属如锌、铅、镉、汞、锰等。如锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节一号电池烂在地里，能使万平据专家测试，一节一号电池烂在地里，能使万

10、平方米的土壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使方米的土壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使600600吨水无法饮用，相当于一个人一生的饮水量。吨水无法饮用，相当于一个人一生的饮水量。废旧电池的回收利用废旧电池的回收利用3.3.发展中的燃料电池发展中的燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池(如图所示如图所示)因因电电解解质质溶液溶液为为酸性解酸性解质质，电电池池总总反反应应式式:2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O负负极极:2H:2H2 2-4e-4e-=4H=4H+正极正极:O:O2 2+4H+4H+4e+4e-=2H=2H2 2O O当当电电解解质质溶液溶液为为KOHKOH溶液溶液

11、时时:负负极极:2H:2H2 2-4e-4e-+4OH+4OH-=4H=4H2 2O O 正极正极:O:O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-电电极反极反应应式的式的书书写注意事写注意事项项：1.1.正极反正极反应应式式+负负极反极反应应式式=总总反反应应方程式。方程式。2.2.燃料燃料电电池的池的总总反反应应方程式一般方程式一般为为燃料的燃燃料的燃烧烧方程式。方程式。3.3.要充分考要充分考虑电虑电解解质质溶液的酸碱性，溶液的酸碱性，环环境不同，反境不同，反应应亦不同。亦不同。课课堂小堂小结结一一.原原电电池池 工作原理工作原理构成要素构成要素 概念概念电解质溶液电解

12、质溶液两电极两电极自发的氧化还原反应自发的氧化还原反应闭闭合回路合回路二二.常常见见的化学的化学电电源源一次一次电电池池二次二次电电池池燃料燃料电电池池【探究特训探究特训】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.A.B.B.C.C.D.D.A A2.某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。该电池工作时某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。该电池工作时,下列说法正下列说法正确的是确的是()A.锌片作正极锌片作正极B.碳棒上有气泡产生碳棒上有气泡产生C.可将电能转化为化学能可将电能转化为化学能D.电子由碳棒经滤纸流向锌片电子由碳棒经滤纸流向锌片B B 3 3.下列关于化学电池

13、的说法不正确的是下列关于化学电池的说法不正确的是()A.一次电池内部的氧化还原反应无法逆向进行一次电池内部的氧化还原反应无法逆向进行,如锌如锌锰干电池锰干电池 B.铅酸蓄电池属于二次电池铅酸蓄电池属于二次电池,充电时化学能转化为电能充电时化学能转化为电能 C.充电电池放电时所进行的氧化还原反应充电电池放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可在充电时可逆向进行逆向进行 D.锂离子电池和燃料电池都是高效、安全、环保的新型锂离子电池和燃料电池都是高效、安全、环保的新型化学电池化学电池B B4.4.某化学兴趣小组利用反应某化学兴趣小组利用反应Zn+2FeClZn+2FeCl3 3=ZnCl=ZnCl2 2+2FeCl+2FeCl2 2,设计设计了如图所示的原电池装置了如图所示的原电池装置,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.ZnA.Zn为负极为负极,发生还原反应发生还原反应B.bB.b电极反应式为电极反应式为2Fe2Fe3+3+2e+2e-=2Fe=2Fe2+2+C.C.电子流动方向是电子流动方向是a a电极电极FeClFeCl3 3溶液溶液bb电极电极D.D.电池的正极材料可以选用石墨、铂电极电池的正极材料可以选用石墨、铂电极,也可以用铜电极也可以用铜电极D D