高中化學《第二章 第二節(jié) 化學能與電能》課件 新人教版必修2

第二節(jié)化學能與電能第二節(jié)化學能與電能 情情 景景 導導 入入第二節(jié)化學能與電能第二節(jié)化學能與電能課課 標標 點點 擊擊預預 習習 導導 學學典典 例例 精精 析析課 堂 導 練格林太太是一位美麗、樂觀的中年婦女，當她開懷大笑的時候，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？它需要什么條件？1了解化學能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2初步了解化學電池的工作原理及應用。3了解研制新型電池的重要性。4會書寫簡單的電極反應式?；瘜W能轉(zhuǎn)化為電能化學能轉(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)自然界流水地熱石油(2)一次能源2(1)化學能熱能機械能電能(2)原電池實驗操作實驗現(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_。反應本質(zhì)化學電池的反應本質(zhì)是_反應。(3)電極方程式表示正、負極發(fā)生反應的方程式。如上述實驗中負極方程式為：_，正極方程式為：_。(4)電極負極：_電子、發(fā)生_反應的電極。正極：_電子、發(fā)生_反應的電極?；瘜W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化學電池的反應本質(zhì)是氧化還原反應。2能量轉(zhuǎn)化是把化學能轉(zhuǎn)化為電能。3電子流向：在外電路(導線)中由負極流向正極。4電流方向：在外電路(導線)中由正極流向負極。5離子移向：陰離子移向負極，陽離子移向正極。6兩極反應：負極失電子 ，發(fā)生氧化反應；正極得電子，發(fā)生還原反應。其工作原理可簡單表示如下：特別關(guān)注：正極或負極本身都不一定發(fā)生反應。有的電池中只負極本身反應而正極不反應；有的電池中正、負極本身都反應；有的電池中正、負極本身都不反應。二、正負極的判斷方法1根據(jù)電極材料判斷一般來講，活動性較強的金屬為負極，活動性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。2根據(jù)電流方向或電子流動方向來判斷在外電路(導線)上，電流由正極流向負極，電子流動方向是由負極流向正極。3根據(jù)反應類型判斷原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，正極總是得電子發(fā)生還原反應。4根據(jù)現(xiàn)象判斷溶解的一極為負極，增重或有氣泡放出的一極為正極。特別關(guān)注：在判斷原電池正負極時，不要只根據(jù)金屬活潑性的相對強弱，還要考慮電解質(zhì)溶液。(1)MgAl和稀HCl構(gòu)成原電池中，Mg作負極，Al作正極；而若把稀HCl換為NaOH溶液，Al作負極，Mg作正極。(2)AlCu和NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，Al作負極；而若把NaOH溶液換為濃HNO3，Cu作負極。三、原電池原理的應用1比較金屬活潑性作負極的金屬活潑性強，作正極的金屬活潑性弱。2改變化學反應速率如：在Zn和稀硫酸反應時，滴加少量CuSO4溶液，則Zn置換出的銅和鋅能構(gòu)成原電池的正負極，從而加快Zn與稀硫酸反應的速率。3保護金屬設備如：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。4原電池的設計以ZnCuSO4=ZnSO4Cu為例說明電極材料及電解質(zhì)裝置圖特別關(guān)注：在設計原電池時，若給出的是離子反應方程式，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。嘗試應用嘗試應用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化學能熱能機械能電能B熱能化學能機械能電能C機械能化學能熱能電能D熱能機械能化學能電能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)展中的化學電源發(fā)展中的化學電源 1干電池干電池是一種_電池，最早使用的是_，其負極是_。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，它在放電時所進行的氧化還原反應，在充電時可以逆向進行，使電池恢復到放電前的狀態(tài)。(1)鉛蓄電池負極材料為_，正極材料為_，電解質(zhì)為_。1一次性鋅錳電池鋅NH4ClKOH2二次(1)PbPbO2H2SO4(2)鎳鎘電池正極材料為_，負極材料為_，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_反應所放出的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能。(2)與其他電池的區(qū)別反應物不儲存在_而是由外設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)展中的化學電源表格見表格見Word文檔文檔嘗試應用嘗試應用4下列有關(guān)電池的說法不正確的是()A手機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能轉(zhuǎn)化為電能D鋅錳干電池中，鋅電極是負極解析：電池分為一次電池、二次電池和新型電池(燃料電池)。手機上用的鋰離子電池可以反復充放電，屬于二次電池，A選項正確。鋅比銅活潑，因此構(gòu)成原電池時，鋅失電子作負極，電子沿外電路流向正極銅，所以B選項錯誤。答案：B5對化學電源的敘述正確的是()A化學電源比火力發(fā)電對化學能的利用率高B化學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化學電源均是安全、無污染的D化學電源即為可充電電池解析：化學電池對化學能有較高的利用率，但不是用電的主要渠道，化學電池對環(huán)境的污染也日益嚴重，化學電池分一次性、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()原電池是把化學能轉(zhuǎn)變成電能的一種裝置原電池的正極發(fā)生氧化反應，負極發(fā)生還原反應不能自發(fā)進行的氧化還原反應通過原電池的裝置可以實現(xiàn)碳棒能用來做原電池的正極反應Cu2Ag=Cu22Ag可以設計成原電池ABCD解析：原電池是把化學能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置，它是以自發(fā)的氧化還原反應為基礎的，所以Cu2Ag= Cu22Ag可以設計成原電池。 但原電池把氧化和還原反應分在兩極上進行了，在負極上發(fā)生氧化反應，正極上發(fā)生還原反應。 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變式應用變式應用1下列裝置中，導線中的電子由左邊一極流向右邊一極的是()解析：C中Zn作負極，C作正極，D中Fe作負極，C作正極。其中D中發(fā)生的電極反應如下。負極：2Fe4e=2Fe2，正極：O22H2O4e=4OH。答案：C二、原電池的應用 (2011年武漢)利用Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2反應，設計一個原電池，寫出電極反應式。解析：根據(jù)Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2可知Cu是還原劑，失電子，所以銅作負極，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，因為電解質(zhì)溶液中陽離子得電子，故電解質(zhì)溶液應為FeCl3溶液。答案：原電池裝置如右圖所示。負極(Cu)：Cu2e=Cu2；正極(C)：2Fe32e=2Fe2。名師點睛：原電池的設計方法(見下表)設計思路實例以自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應為基礎2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2把氧化還原反應分解為氧化反應和還原反應兩個半反應，從而確定電極反應氧化反應(負極)：Cu2e=Cu2還原反應(正極)：2Fe32e=2Fe2以兩極反應為原理，確定電極材料及電解質(zhì)溶液負極材料：Cu正極材料：石墨或鉑電解質(zhì)溶液：FeCl3(aq)畫出示意圖變式應用變式應用2某原電池總反應的離子方程式為2Fe3Fe=3Fe2，不能實現(xiàn)該反應的原電池是()A正極為Cu，負極為Fe，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液B正極為C，負極為Fe，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3溶液C正極為Fe，負極為Zn，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液D正極為Ag，負極為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都可以設計成一個原電池。從原電池總反應離子方程式上看，2Fe3 Fe=3Fe2，F(xiàn)e失去電子，作負極。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、化學電源 微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。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，電極反應為Zn2OH2e=ZnOH2O和Ag2OH2O2e=2Ag2OH，總反應式為Ag2OZn=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是負極，Ag2O是正極DZn電極發(fā)生還原反應，Ag2O電極發(fā)生氧化反應變式應用變式應用3已知空氣鋅電池的電極反應如下：鋅片電極：Zn2OH2e=ZnOH2O石墨電極： O2H2O2e=2OH可以判斷石墨電極是()A負極，發(fā)生還原反應B正極，發(fā)生氧化反應C負極，發(fā)生氧化反應D正極，發(fā)生還原反應D 1下列說法正確的是()A原電池是把電能轉(zhuǎn)變成化學能的裝置B原電池中電子流出的一極是正極，發(fā)生氧化反應C原電池兩極板均發(fā)生氧化反應和還原反應D原電池內(nèi)部的陽離子向正極移動解析：要綜合考慮原電池的概念、電極反應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：負極外電路正極，可見B選項錯；陽離子向正極移動，得電子，發(fā)生還原反應，D項正確；在原電池中負極金屬失去電子，發(fā)生氧化反應，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，C項錯。答案：D7將甲、乙兩種金屬的性質(zhì)相比較，已知甲與水反應比乙與水反應劇烈單質(zhì)甲能從乙的鹽溶液中置換出單質(zhì)乙甲的最高價氧化物對應水化物的堿性比乙的最高價氧化物對應水化物的堿性強以甲、乙金屬為電極構(gòu)成原電池，甲作負極。能說明甲的金屬性比乙強的是()A BC D解析：一般來說，金屬的金屬性越強，金屬的還原性也就越強，越易與水或酸反應置換出氫氣，其最高價氧化物對應的水化物堿性也越強。當金屬之間發(fā)生置換反應時，一般是較活潑金屬置換出較不活潑金屬。當以兩種金屬為電極構(gòu)成原電池時，一般金屬性強的金屬作原電池的負極。答案：C