高中化學(xué)第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量課件總結(jié)新課標(biāo)必修2第二節(jié) 化學(xué)能與電能2

第二章第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量化學(xué)反應(yīng)與能量電能（電力）：二次能源電能（電力）：二次能源一次能源和二次能源一次能源和二次能源1,火力發(fā)電原理及過程火力發(fā)電原理及過程燃燒燃燒蒸汽蒸汽發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)化學(xué)能化學(xué)能 熱能熱能 機(jī)械能機(jī)械能 電能電能一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化a.我國煤炭資源豐富我國煤炭資源豐富,廉價(jià)方便廉價(jià)方便.b.電能清潔安全電能清潔安全,又快捷方便又快捷方便.a.排出大量的溫室效應(yīng)氣體排出大量的溫室效應(yīng)氣體.b.有廢氣可能導(dǎo)致酸雨有廢氣可能導(dǎo)致酸雨c.廢料廢水廢料廢水d.儲(chǔ)量有限儲(chǔ)量有限e.能量轉(zhuǎn)換效率低能量轉(zhuǎn)換效率低化學(xué)能電能化學(xué)能電能 ？（看書（看書P35頁第二、三段，回答問題）頁第二、三段，回答問題）1、當(dāng)氧化劑和還原劑直接接觸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，化學(xué)、當(dāng)氧化劑和還原劑直接接觸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，化學(xué)能要經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換為電能。能要經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換為電能。2、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應(yīng)和還原反、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行。應(yīng)在兩個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行。3、需要在氧化劑和還原劑之間架設(shè)橋梁使電子從、需要在氧化劑和還原劑之間架設(shè)橋梁使電子從氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。4、考慮氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的條件和環(huán)境，、考慮氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的條件和環(huán)境，化學(xué)物質(zhì)的選擇?；瘜W(xué)物質(zhì)的選擇。5、從電學(xué)角度考慮儀器選擇和組裝問題。、從電學(xué)角度考慮儀器選擇和組裝問題。【實(shí)驗(yàn)一【實(shí)驗(yàn)一】分別把鋅片和銅片插入到稀分別把鋅片和銅片插入到稀H2SO4中中,觀察現(xiàn)象。觀察現(xiàn)象。一一,原原 電電 池池 原原 理理鋅片上有氣泡鋅片上有氣泡,銅片上沒有氣泡銅片上沒有氣泡Zn+ 2H+ Zn2+ + H2【實(shí)驗(yàn)二【實(shí)驗(yàn)二】再用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來，觀察再用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來，觀察銅片上有無氣泡產(chǎn)生？銅片上有無氣泡產(chǎn)生？在導(dǎo)線中間接入一個(gè)電流表，在導(dǎo)線中間接入一個(gè)電流表，觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)? A 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 ：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷溶解，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。溶解，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ：導(dǎo)線中有電流通過導(dǎo)線中有電流通過電子流動(dòng)電子流動(dòng).avi.avi原電池原電池“負(fù)極出電子，電子回正極負(fù)極出電子，電子回正極” 2、變化變化: 活潑金屬活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)向外線路提供向外線路提供電子電子原電池的負(fù)極；原電池的負(fù)極； 不活潑金屬（或石墨）不活潑金屬（或石墨）發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)接受外線路提供的電子接受外線路提供的電子原電池的正極。原電池的正極。 一、原電池一、原電池1、定義定義:把把化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔艿难b置的裝置.必發(fā)生必發(fā)生失電子失電子的氧化的氧化反應(yīng)反應(yīng)必發(fā)生必發(fā)生得電子得電子的還原的還原反應(yīng)反應(yīng)電極電極材料材料現(xiàn)象現(xiàn)象電子電子得失得失電極反應(yīng)電極反應(yīng)原電池的電極原電池的電極Zn片片Cu片片總的離子反應(yīng)方程式總的離子反應(yīng)方程式失失得得Zn2e- Zn2+2H+ 2e- H2負(fù)極負(fù)極正極正極Zn+ 2H+ Zn2+ + H2有氣有氣體產(chǎn)體產(chǎn)生生Zn片片溶解溶解 兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和 另一種非金屬導(dǎo)體）構(gòu)成電極。另一種非金屬導(dǎo)體）構(gòu)成電極。電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液。電極用導(dǎo)線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路。電極用導(dǎo)線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路。3、化學(xué)電池的組成、化學(xué)電池的組成:正極、負(fù)極、電解質(zhì)溶液以及容器。正極、負(fù)極、電解質(zhì)溶液以及容器。5,原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)：原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)： 較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子電子從較活從較活潑的金屬（潑的金屬（負(fù)極負(fù)極）通過外電路流向通過外電路流向較不活潑的較不活潑的金屬（金屬（正極正極） 氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)例例1： 銅銅.鋅鋅.稀稀H2SO4組成的原電池組成的原電池電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式: 負(fù)極負(fù)極(Zn): Zn -2e- = Zn2+(氧化反應(yīng)氧化反應(yīng))電極本身失去電子電極本身失去電子. 正極正極(Cu): 2H+2e- = H2 (還原反應(yīng)還原反應(yīng))電解質(zhì)溶液中的陽離子得電子電解質(zhì)溶液中的陽離子得電子.注注: 得失電子相等得失電子相等, 總反應(yīng)式總反應(yīng)式:兩式相加兩式相加 2H+ Zn= H2 + Zn2+ 或或 Zn+ H2SO4=ZnSO4+H2 CH2SO4（不可以）（不可以）（不可以）（不可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）例例2病病 例例 分分 析析例例3 3病病 例例 分分 析析病病 例例 分分 析析 你能為她開一個(gè)藥方嗎？你能為她開一個(gè)藥方嗎？6,6,判斷原電池正、負(fù)極的方法判斷原電池正、負(fù)極的方法由組成原電池的兩極材料判斷：由組成原電池的兩極材料判斷：一般是活潑的金屬為負(fù)極一般是活潑的金屬為負(fù)極活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷：根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷：電流是由正極流向負(fù)極；電流是由正極流向負(fù)極；電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極。電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極。根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，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)。正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。判斷下列裝置是否能構(gòu)成原電池，判斷下列裝置是否能構(gòu)成原電池，并寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)及總反應(yīng)。并寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)及總反應(yīng)。1,ZnZn與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn).3,Zn石墨石墨與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn).4,FeZn與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn).5,CuZn與乙醇進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與乙醇進(jìn)行實(shí)驗(yàn).6,CuZn與一個(gè)西紅柿與一個(gè)西紅柿(或一個(gè)蘋果或一個(gè)蘋果)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn).7,CuZn與兩個(gè)西紅柿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與兩個(gè)西紅柿進(jìn)行實(shí)驗(yàn).8,CuZn與橙汁進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與橙汁進(jìn)行實(shí)驗(yàn).以上組合可以組成原電池以上組合可以組成原電池3,4,6,8例例1例例2, 把把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時(shí)，相連時(shí)，a為負(fù)極；為負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由相連時(shí)，電流由d到到c；a、c相連時(shí)，相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡，極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時(shí)，相連時(shí)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為：屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為： ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B例例3, 請(qǐng)根據(jù)反應(yīng)請(qǐng)根據(jù)反應(yīng): 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+設(shè)計(jì)原電池，你有哪些可行方案設(shè)計(jì)原電池，你有哪些可行方案?Fe-Cu FeCl3Fe-C Fe(NO3)3Fe-Ag Fe2(SO4)3根據(jù)反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池，你有哪些可行方案根據(jù)反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池，你有哪些可行方案? （ 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+ ）負(fù)極負(fù)極正極正極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液FeCuCAgFeCl3Fe(NO3)3 Fe2(SO4)3鋅片插入稀硫酸中，被鋅片插入稀硫酸中，被腐蝕。（化學(xué)腐蝕）腐蝕。（化學(xué)腐蝕）鋅片在鋅鋅片在鋅,銅（稀硫酸）銅（稀硫酸）原電池中作為負(fù)極，也原電池中作為負(fù)極，也被腐蝕。（電化學(xué)腐蝕）被腐蝕。（電化學(xué)腐蝕）哪個(gè)更快？哪個(gè)更快？原電池的負(fù)極原電池的負(fù)極被腐蝕得更快。被腐蝕得更快。分析鋅分析鋅,鐵（稀硫酸）原鐵（稀硫酸）原電池中的電極反應(yīng)。電池中的電極反應(yīng)。你感受到作為正極，鐵你感受到作為正極，鐵被保護(hù)了嗎？被保護(hù)了嗎？原電池的金屬原電池的金屬正極被保護(hù)。正極被保護(hù)。二二,發(fā)展中的化學(xué)電源發(fā)展中的化學(xué)電源干電池堿性電池蓄電池鋰離子電池燃料電池干電池堿性電池（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理負(fù)極：負(fù)極：Zn 2e- = Zn2+正極：正極：2NH4+ + 2e- = 2NH3+H2Zn + 2NH4+ = Zn2+2NH3+H2電池總反應(yīng)式：電池總反應(yīng)式：特點(diǎn)：特點(diǎn)：a：一次性電池，不可逆一次性電池，不可逆b：用用KOH代替代替NH4Cl能提高能提高 性能，延長壽命性能，延長壽命蓄電池（2）充電電池）充電電池(又稱二次電池又稱二次電池)（2）充電電池）充電電池(又稱二次電池又稱二次電池)Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O(-) (+)負(fù)極負(fù)極: Pb +SO42- - 2e- = PbSO4 Pb + PbO2 + 4H+ +2SO42- = 2PbSO4 + 2H2O正極正極:PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O鉛蓄電池鉛蓄電池特點(diǎn)：特點(diǎn)：電池總反應(yīng)式：電池總反應(yīng)式：二次電池二次電池,可再次充電使用可再次充電使用氫氧燃料電池氫氧燃料電池(3)(3)燃料電池燃料電池(3)(3)燃料電池燃料電池 新型電池中，電極的導(dǎo)電材料一般多新型電池中，電極的導(dǎo)電材料一般多孔的金屬板，負(fù)極是通入還原劑的一方，孔的金屬板，負(fù)極是通入還原劑的一方，正極是通入氧化劑的一方。正極是通入氧化劑的一方。 氫氧燃料電池，電解質(zhì)溶液為氫氧燃料電池，電解質(zhì)溶液為30%的氫的氫 氧化鉀溶液氧化鉀溶液. 正極：正極： O2+ 4e + 2H2O = 4OH- 負(fù)極：負(fù)極： 2H2 4e + 4OH-= 4H2O總反應(yīng)式：總反應(yīng)式： 2H2+O2=2H2O特點(diǎn)：特點(diǎn)：高效高效,環(huán)境污染少環(huán)境污染少,外加設(shè)備供給氧化劑外加設(shè)備供給氧化劑例例2, 寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為氫氧寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液）的電極反應(yīng)式及總方程式：化鉀溶液）的電極反應(yīng)式及總方程式： 正極：正極： 2 2O O2 2 + 8e + 8e- - + 4H + 4H2 2O = 8OHO = 8OH- -負(fù)極：負(fù)極： CHCH4 4 + 10OH + 10OH- - -8e = CO -8e = CO3 32-2- + 7H + 7H2 2O O總反應(yīng)：總反應(yīng)：CHCH4 4 + 2O + 2O2 2 + 2OH + 2OH- - = CO = CO3 32-2- + 3H + 3H2 2O O 反應(yīng)后溶液的反應(yīng)后溶液的pH如何變化？如何變化？4、鎳鉻電池、鎳鉻電池 特點(diǎn)：比鉛蓄電池耐用，可密封反復(fù)使用特點(diǎn)：比鉛蓄電池耐用，可密封反復(fù)使用。 NiO2（S）+Cd（S）+2H2O（L）=Ni（OH）2（S）+Cd（OH）2（S）Ag2O（S）+Cd（S）+H2O（L）=2Ag（S）+Cd（OH）2（S）KOH溶液溶液H2O2H2Oa b例例1,1,19691969年美國年美國“阿波羅阿波羅1111號(hào)號(hào)”登月成功。飛船上使用登月成功。飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：兩個(gè)電極均由多孔性碳制成，兩個(gè)電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。在電極表面放電。1 1、a a是是 極，極， b b是是 極極電極反應(yīng)式分別為：電極反應(yīng)式分別為：負(fù)負(fù)正正 例例2, 寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液）的電極反應(yīng)式及總液為氫氧化鉀溶液）的電極反應(yīng)式及總方程式：方程式： 正極：正極： 2O2O2 2 + 8e + 8e- - + 4H + 4H2 2O = 8OHO = 8OH- -負(fù)極：負(fù)極： CHCH4 4 + 10OH + 10OH- - -8e = CO -8e = CO3 32-2- + 7H + 7H2 2O O總反應(yīng)：總反應(yīng)：CHCH4 4 + 2O + 2O2 2 + 2OH + 2OH- - = CO = CO3 32-2- + 3H + 3H2 2O O 反應(yīng)后溶液的反應(yīng)后溶液的pH如何變化？如何變化？