高中化學(xué)《第二章 第二節(jié) 化學(xué)能與電能》課件 新人教版必修2

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1、第二節(jié)化學(xué)能與電能第二節(jié)化學(xué)能與電能 情情 景景 導(dǎo)導(dǎo) 入入第二節(jié)化學(xué)能與電能第二節(jié)化學(xué)能與電能課課 標(biāo)標(biāo) 點(diǎn)點(diǎn) 擊擊預(yù)預(yù) 習(xí)習(xí) 導(dǎo)導(dǎo) 學(xué)學(xué)典典 例例 精精 析析課 堂 導(dǎo) 練格林太太是一位美麗、樂觀的中年婦女，當(dāng)她開懷大笑的時候，人們可以發(fā)現(xiàn)她一口整齊潔白的牙齒中鑲有兩顆假牙：其中一顆是黃金的，另一顆是不銹鋼的。令人百思不解的是自從鑲上不銹鋼假牙后，格林太太經(jīng)常頭痛、 夜間失眠、心情煩躁醫(yī)生絞盡了腦汁，格林太太的病情仍未好轉(zhuǎn)。后來一位年輕的化學(xué)家來看望格林太太，并為格林太太揭開了病因。原來是兩顆金屬的假牙與唾液中的電解質(zhì)形成了原電池，產(chǎn)生了微小的電流，使得格林太太頭痛。原電池是如何形成的？它

2、需要什么條件？1了解化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2初步了解化學(xué)電池的工作原理及應(yīng)用。3了解研制新型電池的重要性。4會書寫簡單的電極反應(yīng)式?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 1一次能源和二次能源(1)一次能源直接從_取得的能源，包括風(fēng)力、_、潮汐、_、原煤、_、天然氣、天然鈾礦等。(2)二次能源_經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)換得到的能源，如電力、蒸汽等。2化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化(1)燃煤發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程1(1)自然界流水地?zé)崾?2)一次能源2(1)化學(xué)能熱能機(jī)械能電能(2)原電池實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象銅片：_鋅片：_溶解電流表指針：_原因Cu片：_。Zn片：_。 (2)產(chǎn)生氣泡逐漸發(fā)生偏轉(zhuǎn)溶液中H在銅片上得電子生成氫

3、原子，氫原子再結(jié)合成氫分子從銅片上逸出Zn易失電子，被氧化成Zn2進(jìn)入溶液中定義：把_轉(zhuǎn)化為_的裝置。構(gòu)成條件：具有_的兩個電極；具有_；電極間構(gòu)成_。反應(yīng)本質(zhì)化學(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)是_反應(yīng)。(3)電極方程式表示正、負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的方程式。如上述實(shí)驗(yàn)中負(fù)極方程式為：_，正極方程式為：_。(4)電極負(fù)極：_電子、發(fā)生_反應(yīng)的電極。正極：_電子、發(fā)生_反應(yīng)的電極?；瘜W(xué)能電能活潑性不同電解質(zhì)溶液閉合回路氧化還原(3)Zn2e=Zn22H2e=H2 (4)失氧化得還原綜合拓展綜合拓展一、原電池的工作原理(以Cu、Zn、稀硫酸組成的原電池為例)1化學(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。2能量轉(zhuǎn)化是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

4、。3電子流向：在外電路(導(dǎo)線)中由負(fù)極流向正極。4電流方向：在外電路(導(dǎo)線)中由正極流向負(fù)極。5離子移向：陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極。6兩極反應(yīng)：負(fù)極失電子 ，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。其工作原理可簡單表示如下：特別關(guān)注：正極或負(fù)極本身都不一定發(fā)生反應(yīng)。有的電池中只負(fù)極本身反應(yīng)而正極不反應(yīng)；有的電池中正、負(fù)極本身都反應(yīng)；有的電池中正、負(fù)極本身都不反應(yīng)。二、正負(fù)極的判斷方法1根據(jù)電極材料判斷一般來講，活動性較強(qiáng)的金屬為負(fù)極，活動性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。2根據(jù)電流方向或電子流動方向來判斷在外電路(導(dǎo)線)上，電流由正極流向負(fù)極，電子流動方向是由負(fù)極流向正極。3根據(jù)反應(yīng)類

5、型判斷原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。4根據(jù)現(xiàn)象判斷溶解的一極為負(fù)極，增重或有氣泡放出的一極為正極。特別關(guān)注：在判斷原電池正負(fù)極時，不要只根據(jù)金屬活潑性的相對強(qiáng)弱，還要考慮電解質(zhì)溶液。(1)MgAl和稀HCl構(gòu)成原電池中，Mg作負(fù)極，Al作正極；而若把稀HCl換為NaOH溶液，Al作負(fù)極，Mg作正極。(2)AlCu和NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，Al作負(fù)極；而若把NaOH溶液換為濃HNO3，Cu作負(fù)極。三、原電池原理的應(yīng)用1比較金屬活潑性作負(fù)極的金屬活潑性強(qiáng)，作正極的金屬活潑性弱。2改變化學(xué)反應(yīng)速率如：在Zn和稀硫酸反應(yīng)時，滴加少量CuSO4溶液，則Zn置換出的銅

6、和鋅能構(gòu)成原電池的正負(fù)極，從而加快Zn與稀硫酸反應(yīng)的速率。3保護(hù)金屬設(shè)備如：船體是鋼鐵材料，在海水中易被腐蝕。在船體外殼焊接上比鐵活潑的金屬(如Zn)，則構(gòu)成以Zn、Fe為電極的原電池，Zn被消耗掉而Fe得到保護(hù)。4原電池的設(shè)計(jì)以ZnCuSO4=ZnSO4Cu為例說明電極材料及電解質(zhì)裝置圖特別關(guān)注：在設(shè)計(jì)原電池時，若給出的是離子反應(yīng)方程式，如：FeCu2=CuFe2，此時電解質(zhì)不確定為具體的物質(zhì)，只要是可溶性銅鹽即可，如CuCl2、CuSO4等。嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用1下列有關(guān)燃煤發(fā)電的一系列能量轉(zhuǎn)換的過程，正確的是()A化學(xué)能熱能機(jī)械能電能B熱能化學(xué)能機(jī)械能電能C機(jī)械能化學(xué)能熱能電能D熱能機(jī)械能化

7、學(xué)能電能2關(guān)于如右圖所示裝置的敘述中，正確的是()A銅是正極，銅片附近有氣泡產(chǎn)生B銅片質(zhì)量逐漸減少C鋅是負(fù)極，鋅片上有氣泡產(chǎn)生D氫離子在鋅片表面被還原AA3下列裝置中，能構(gòu)成原電池的是()A只有(甲)B只有(乙)C只有(丙) D除(乙)均可以C 發(fā)展中的化學(xué)電源發(fā)展中的化學(xué)電源 1干電池干電池是一種_電池，最早使用的是_，其負(fù)極是_。為防止漏電，改良后的堿性鋅錳電池將電池內(nèi)的電解質(zhì)_換成濕的_。2充電電池充電電池又稱_電池，它在放電時所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時可以逆向進(jìn)行，使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。(1)鉛蓄電池負(fù)極材料為_，正極材料為_，電解質(zhì)為_。1一次性鋅錳電池鋅NH4ClKOH2二

8、次(1)PbPbO2H2SO4(2)鎳鎘電池正極材料為_，負(fù)極材料為_，電解質(zhì)為_。(3)鋰離子電池新一代可充電的綠色電池，低功耗電器的主流電源。3燃料電池(1)原理利用原電池的工作原理將_和_反應(yīng)所放出的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。(2)與其他電池的區(qū)別反應(yīng)物不儲存在_而是由外設(shè)裝備提供燃料和氧化劑。(2)NiO(OH)CdKOH3(1)燃料氧化劑(2)電池內(nèi)部綜合拓展綜合拓展一、發(fā)展中的化學(xué)電源表格見表格見Word文檔文檔嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用4下列有關(guān)電池的說法不正確的是()A手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池B銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D鋅錳干

9、電池中，鋅電極是負(fù)極解析：電池分為一次電池、二次電池和新型電池(燃料電池)。手機(jī)上用的鋰離子電池可以反復(fù)充放電，屬于二次電池，A選項(xiàng)正確。鋅比銅活潑，因此構(gòu)成原電池時，鋅失電子作負(fù)極，電子沿外電路流向正極銅，所以B選項(xiàng)錯誤。答案：B5對化學(xué)電源的敘述正確的是()A化學(xué)電源比火力發(fā)電對化學(xué)能的利用率高B化學(xué)電源所提供的電能居于人類社會現(xiàn)階段總耗電量的首位C化學(xué)電源均是安全、無污染的D化學(xué)電源即為可充電電池解析：化學(xué)電池對化學(xué)能有較高的利用率，但不是用電的主要渠道，化學(xué)電池對環(huán)境的污染也日益嚴(yán)重，化學(xué)電池分一次性、可充電兩大類。答案：A一、原電池的工作原理及形成條件 下列敘述中，正確的是()原電池

10、是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的一種裝置原電池的正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)通過原電池的裝置可以實(shí)現(xiàn)碳棒能用來做原電池的正極反應(yīng)Cu2Ag=Cu22Ag可以設(shè)計(jì)成原電池ABCD解析：原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置，它是以自發(fā)的氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)的，所以Cu2Ag= Cu22Ag可以設(shè)計(jì)成原電池。 但原電池把氧化和還原反應(yīng)分在兩極上進(jìn)行了，在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)。 原電池形成時需要兩個活潑性不同的電極，可以都是金屬，也可以是金屬和非金屬，如碳棒可以來做原電池的正極。答案：B變式應(yīng)用變式應(yīng)用1下列裝置中，導(dǎo)線中的電子由左邊一極流向右邊一極的是()解析：

11、C中Zn作負(fù)極，C作正極，D中Fe作負(fù)極，C作正極。其中D中發(fā)生的電極反應(yīng)如下。負(fù)極：2Fe4e=2Fe2，正極：O22H2O4e=4OH。答案：C二、原電池的應(yīng)用 (2011年武漢)利用Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2反應(yīng)，設(shè)計(jì)一個原電池，寫出電極反應(yīng)式。解析：根據(jù)Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2可知Cu是還原劑，失電子，所以銅作負(fù)極，F(xiàn)e3在正極得電子被還原，因此必須選擇活潑性比銅弱的金屬或惰性電極作正極，因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液中陽離子得電子，故電解質(zhì)溶液應(yīng)為FeCl3溶液。答案：原電池裝置如右圖所示。負(fù)極(Cu)：Cu2e=Cu2；正極(C)：2Fe32e=2Fe2。名師點(diǎn)睛：原

12、電池的設(shè)計(jì)方法(見下表)設(shè)計(jì)思路實(shí)例以自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2把氧化還原反應(yīng)分解為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個半反應(yīng)，從而確定電極反應(yīng)氧化反應(yīng)(負(fù)極)：Cu2e=Cu2還原反應(yīng)(正極)：2Fe32e=2Fe2以兩極反應(yīng)為原理，確定電極材料及電解質(zhì)溶液負(fù)極材料：Cu正極材料：石墨或鉑電解質(zhì)溶液：FeCl3(aq)畫出示意圖變式應(yīng)用變式應(yīng)用2某原電池總反應(yīng)的離子方程式為2Fe3Fe=3Fe2，不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是()A正極為Cu，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液B正極為C，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3溶液C正極為Fe，負(fù)極為Zn，電解質(zhì)溶

13、液為Fe2(SO4)3溶液D正極為Ag，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液解析：理論上講，任何一個氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成一個原電池。從原電池總反應(yīng)離子方程式上看，2Fe3 Fe=3Fe2，F(xiàn)e失去電子，作負(fù)極。因此正極為活動性比鐵弱的金屬或非金屬(如碳棒、鉑)，因此C項(xiàng)不符合此要求。Fe3在正極上得電子，因此電解質(zhì)溶液中必含F(xiàn)e3。A、B、D符合以上兩個條件。答案：C三、化學(xué)電源 微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。有一種銀鋅紐扣電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液是KOH，電極反應(yīng)為Zn2OH2e=ZnOH2O和Ag2OH2O2e=2Ag2OH，總反應(yīng)式為Ag2OZn=

14、2AgZnO。下列有關(guān)銀鋅紐扣電池的敘述中正確的是A用完后可以隨意扔掉B在使用過程中，電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極CZn是負(fù)極，Ag2O是正極DZn電極發(fā)生還原反應(yīng)，Ag2O電極發(fā)生氧化反應(yīng)變式應(yīng)用變式應(yīng)用3已知空氣鋅電池的電極反應(yīng)如下：鋅片電極：Zn2OH2e=ZnOH2O石墨電極： O2H2O2e=2OH可以判斷石墨電極是()A負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)B正極，發(fā)生氧化反應(yīng)C負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)D正極，發(fā)生還原反應(yīng)D 1下列說法正確的是()A原電池是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置B原電池中電子流出的一極是正極，發(fā)生氧化反應(yīng)C原電池兩極板均發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)D原電池內(nèi)部的陽離子向正極移動解析：要綜

15、合考慮原電池的概念、電極反應(yīng)和電子移動的方向和電流方向。原電池中的電子移動方向是：負(fù)極外電路正極，可見B選項(xiàng)錯；陽離子向正極移動，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，D項(xiàng)正確；在原電池中負(fù)極金屬失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，而正極可以是溶液中的離子或空氣中的氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，C項(xiàng)錯。答案：D7將甲、乙兩種金屬的性質(zhì)相比較，已知甲與水反應(yīng)比乙與水反應(yīng)劇烈單質(zhì)甲能從乙的鹽溶液中置換出單質(zhì)乙甲的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性比乙的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)以甲、乙金屬為電極構(gòu)成原電池，甲作負(fù)極。能說明甲的金屬性比乙強(qiáng)的是()A BC D解析：一般來說，金屬的金屬性越強(qiáng)，金屬的還原性也就越強(qiáng)，越易與水或酸反應(yīng)置換出氫氣，其最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物堿性也越強(qiáng)。當(dāng)金屬之間發(fā)生置換反應(yīng)時，一般是較活潑金屬置換出較不活潑金屬。當(dāng)以兩種金屬為電極構(gòu)成原電池時，一般金屬性強(qiáng)的金屬作原電池的負(fù)極。答案：C