高中化學(xué)：第二章全部課件(共6套) 人教版必修2第二節(jié) 化學(xué)能與電能2

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1、第二章第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量化學(xué)反應(yīng)與能量學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1.了解化學(xué)能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系了解化學(xué)能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系.2.初步認(rèn)識(shí)原電池的概念、原理、組成條件、初步認(rèn)識(shí)原電池的概念、原理、組成條件、電極名稱、電極反應(yīng)和總反應(yīng)及原電池的應(yīng)電極名稱、電極反應(yīng)和總反應(yīng)及原電池的應(yīng)用以及了解化學(xué)電源與應(yīng)用等。用以及了解化學(xué)電源與應(yīng)用等。3.通過反應(yīng)物之間電子轉(zhuǎn)移的探究，理解原通過反應(yīng)物之間電子轉(zhuǎn)移的探究，理解原電池的形成是氧化還原的本質(zhì)的拓展和應(yīng)用。電池的形成是氧化還原的本質(zhì)的拓展和應(yīng)用。重點(diǎn)重點(diǎn):原電池的概念、原理、組成及應(yīng)用原電池的概念、原理、組成及應(yīng)用難點(diǎn)難點(diǎn):原電池的原理、組

2、成條件、電極反應(yīng)原電池的原理、組成條件、電極反應(yīng)和總反應(yīng)。和總反應(yīng)。現(xiàn)代社會(huì)中使用最為普遍的能源？現(xiàn)代社會(huì)中使用最為普遍的能源？電能電能又稱電力（二次能源）又稱電力（二次能源）電力是怎樣產(chǎn)生的？電力是怎樣產(chǎn)生的？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: 化學(xué)能化學(xué)能（燃料）（燃料）熱熱能能機(jī)械能機(jī)械能電電能能燃燒燃燒蒸汽蒸汽發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)（蒸汽輪機(jī)）（蒸汽輪機(jī)）（2）存在的問題存在的問題： 經(jīng)多次轉(zhuǎn)換，能量損耗大，燃料的利經(jīng)多次轉(zhuǎn)換，能量損耗大，燃料的利用率低；用率低；環(huán)境污染環(huán)境污染嚴(yán)重。嚴(yán)重。（1）能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換：( (一一) )、火力發(fā)電、火力發(fā)電: :（3）燃燒的本質(zhì)燃燒

3、的本質(zhì):是是氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)，而氧，而氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移電子轉(zhuǎn)移?；瘜W(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

4、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。化學(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?！緦?shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一】( (放實(shí)物與原理動(dòng)畫放實(shí)物與原理動(dòng)畫) ) 分別把鋅片和銅片插入到稀分別把鋅片和銅片插入到稀H H2 2SOSO4 4中中, ,觀察現(xiàn)象。觀察現(xiàn)象。(二二)原電池：原電池： 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】(放實(shí)物與原理動(dòng)畫放實(shí)物與原理動(dòng)畫) )再用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來，觀察銅片上有再用導(dǎo)線

5、把鋅片和銅片連接起來，觀察銅片上有 無氣泡產(chǎn)生？無氣泡產(chǎn)生？在導(dǎo)線中間接入一個(gè)電流表，觀察電流表的指針在導(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)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，鋅片不斷溶銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷溶解，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。解，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。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)原電池原電池的電極的電極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(電池反應(yīng)電池反應(yīng))失失得得 Zn2e- Zn2+ (不是不是“”表表示示) 2H+ 2e- H2 (不是不是“”表表示示)負(fù)極負(fù)極正極正極Zn+ 2H+ Zn2+ +

6、H2有氣有氣體產(chǎn)體產(chǎn)生生Zn片片溶解溶解1、定義、定義: 將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成 電能的電能的裝置裝置叫做叫做較活潑較活潑金屬金屬較不活較不活潑金屬潑金屬負(fù)負(fù) 極極正正 極極發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)e-I I電子流出，電流流入電子流出，電流流入電子流入，電流流出電子流入，電流流出2、電極名稱：、電極名稱： 實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ：導(dǎo)線中有電子通過形成了電流導(dǎo)線中有電子通過形成了電流, ,化學(xué)化學(xué) 能轉(zhuǎn)變成了電能能轉(zhuǎn)變成了電能. .“負(fù)極出電子，電子回正極負(fù)極出電子，電子回正極”3、電極反應(yīng)式、電極反應(yīng)式:負(fù)極：負(fù)極：Zn 2e- = Zn2+ (氧化反應(yīng)氧化反應(yīng))正極

7、：正極：2H+ +2e- = H2 (還原反應(yīng)還原反應(yīng))4、總反應(yīng)式、總反應(yīng)式(電池反應(yīng)電池反應(yīng)-兩個(gè)電極反應(yīng)之和兩個(gè)電極反應(yīng)之和): Zn + 2H+ = Zn2+ + H2Zn + H2SO4(稀稀) = ZnSO4 + H2原電池反應(yīng)的原電池反應(yīng)的本質(zhì)本質(zhì)是是: 5、原電池原理：、原電池原理：負(fù)極負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，發(fā)生氧化反應(yīng)，正極正極發(fā)生還原反應(yīng)，電子從發(fā)生還原反應(yīng)，電子從負(fù)極負(fù)極經(jīng)外電路流向經(jīng)外電路流向正正極極，從而產(chǎn)生電流，使化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能。，從而產(chǎn)生電流，使化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能。（電流方向呢？）（電流方向呢？） 氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)CH2SO4（不可以）（不可以）（不可以）（不

8、可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）例26、原電池組成條件、原電池組成條件:- 兩種活潑性不同的金屬兩種活潑性不同的金屬（或其中一（或其中一種為能導(dǎo)電的非金屬，如種為能導(dǎo)電的非金屬，如“碳棒碳棒”）作電作電極極 其中其中較活潑較活潑金屬為金屬為負(fù)極負(fù)極。較不活潑金較不活潑金屬屬（或非金屬）（或非金屬）為正極為正極（正極正極一般不參與一般不參與電極反應(yīng)，只起導(dǎo)電作用電極反應(yīng)，只起導(dǎo)電作用）。）。 電解質(zhì)溶液（做原電池的內(nèi)電路，電解質(zhì)溶液（做原電池的內(nèi)電路，并參與反應(yīng)）并參與反應(yīng)） 形成閉合回路形成閉合回路 能能自發(fā)自發(fā)地發(fā)生地發(fā)生氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)兩極一液一連線兩極一液一連線練習(xí)練習(xí)

9、下列裝置中屬于原電池的是：下列裝置中屬于原電池的是：ZnZnZnZnZnC（石墨石墨）CFePbFeCuCuFeC稀稀H2SO4稀稀H2SO4HCl溶液溶液稀稀H2SO4稀稀H2SO4稀稀H2SO4CH3COOH溶液溶液CuCl2溶液溶液 CuCl2溶液溶液酒精酒精負(fù)極負(fù)極（Fe）：）： Fe - 2e- = Fe2+ 正極正極 (C)： 2H+ + 2e- = H2 總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式：負(fù)極負(fù)極(Zn)： Zn-2e- = Zn2+ 正極正極(Pb)： 2H+2e- = H2總反應(yīng)式：總反應(yīng)式： Zn+2CH3COOH =

10、(CH3COO)2Zn+H2負(fù)極負(fù)極(Fe)： Fe-2e- = Fe2+ 正極正極(Cu)： Cu2+2e- = Cu 總反應(yīng)：總反應(yīng)： Fe+CuCl2 = FeCl2+Cu7 7、原電池原理的應(yīng)用：、原電池原理的應(yīng)用：制作化學(xué)電源制作化學(xué)電源加快反應(yīng)速率：加快反應(yīng)速率： 例如，實(shí)驗(yàn)室制例如，實(shí)驗(yàn)室制H H2 2時(shí)，由于鋅太純，反應(yīng)一時(shí)，由于鋅太純，反應(yīng)一般較慢，可加入少量般較慢，可加入少量CuSOCuSO4 4以加快反應(yīng)速率。以加快反應(yīng)速率。判斷金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱判斷金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱揭示鋼鐵腐蝕的原因及防止鋼鐵的腐蝕。揭示鋼鐵腐蝕的原因及防止鋼鐵的腐蝕。 鋼鐵中含有碳，可與鋼鐵中含有碳，可

11、與FeFe組成原電池，發(fā)生原電組成原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)而使鋼鐵遭到腐蝕池反應(yīng)而使鋼鐵遭到腐蝕 防止鋼鐵腐蝕防止鋼鐵腐蝕：在鋼鐵的表面焊接比在鋼鐵的表面焊接比FeFe更更活潑的金屬活潑的金屬( (如如Zn),Zn),組成原電池后組成原電池后, ,使使FeFe成為成為原電池的正極而得到保護(hù)。原電池的正極而得到保護(hù)。鋼鐵的鋼鐵的析氫析氫腐蝕腐蝕：負(fù)極：負(fù)極：Fe 2e- = Fe2+ 正極：正極：2H+ + 2e- = H2鋼鐵的鋼鐵的吸氧吸氧腐蝕：腐蝕： 負(fù)極：負(fù)極：2Fe 4e- = 2Fe2+ 正極：正極：2H2O + O2 + 4e- = 4OH-鋅片插入稀硫酸中，被鋅片插入稀硫酸中，被腐

12、蝕。腐蝕。( (化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕) )鋅片在鋅、銅鋅片在鋅、銅(稀硫酸稀硫酸)原電池中作為負(fù)極，也原電池中作為負(fù)極，也被腐蝕。被腐蝕。(電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕) 哪個(gè)更快？哪個(gè)更快？原電池的原電池的負(fù)極負(fù)極被腐蝕得更快。被腐蝕得更快。分析鋅、鐵分析鋅、鐵( (稀硫酸稀硫酸) )原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)?！痉治雠c比較【分析與比較】8 8、判斷原電池、判斷原電池正正、負(fù)負(fù)極的方法極的方法: :A.由組成原電池的由組成原電池的兩極材料兩極材料判斷：判斷： 一般一般是是較活潑較活

13、潑的金屬的金屬( (電極電極) )為為負(fù)極；負(fù)極；較不較不活潑的金屬活潑的金屬( (電極電極)()(或能導(dǎo)電的非金屬或能導(dǎo)電的非金屬) )為為正極正極B.根據(jù)根據(jù)電流電流方向或方向或電子流動(dòng)電子流動(dòng)方向判斷：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。C.根據(jù)原電池根據(jù)原電池兩極發(fā)生兩極發(fā)生的變化來判斷：的變化來判斷： 原電池的原電池的負(fù)極負(fù)極總是失電子、發(fā)生總是失電子、發(fā)生氧化氧化反應(yīng)，反應(yīng)， 正極正極總是得電子、發(fā)生總是得電子、發(fā)生還原還原反應(yīng)。反應(yīng)。病病 例例 分分 析析【例【例3 3】病病 例例 分分 析析病病 例例

14、 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？【訓(xùn)練訓(xùn)練】判斷下列裝置能否構(gòu)成原電池，判斷下列裝置能否構(gòu)成原電池，如能則寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)及總反應(yīng)。如能則寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)及總反應(yīng)。1 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 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 5、CuZn與與乙醇乙醇進(jìn)行實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn). .6 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 7、CuZn與與兩個(gè)西紅柿兩個(gè)西紅柿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn). .8 8、CuZn與橙汁進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與橙汁進(jìn)行

15、實(shí)驗(yàn). .以上組合可以組成原電池是：以上組合可以組成原電池是： 3 ,4,6,8【例【例4】下列組合能否組成原電池？】下列組合能否組成原電池？【例【例5】把把a(bǔ) a、b b、c c、d d四塊金屬片浸入稀硫酸中，四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池. .若若a a、b b相連時(shí)相連時(shí),a,a為負(fù)為負(fù)極極;c;c、d d相連時(shí)相連時(shí), ,電流由電流由d d到到c;ac;a、c c相連時(shí)相連時(shí),c,c極上產(chǎn)極上產(chǎn)生大量氣泡生大量氣泡,b,b、d d相連時(shí)相連時(shí),b,b上有大量氣泡產(chǎn)生上有大量氣泡產(chǎn)生, ,則則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為四種金屬的活動(dòng)性順序由

16、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6】請(qǐng)根據(jù)反應(yīng)請(qǐng)根據(jù)反應(yīng): :2Fe3+ + Fe = 3Fe 2+設(shè)計(jì)原電設(shè)計(jì)原電池，你有哪些可行方案池，你有哪些可行方案? ?負(fù)極負(fù)極正極正極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液FeCu C AgFeCl3 Fe(NO3)3 Fe2(SO4)3作業(yè)作業(yè)：P41科學(xué)探究科學(xué)探究 1 、畫出裝置圖、畫出裝置圖 2 、指出正負(fù)極、指出正負(fù)極 3 、寫出電極反應(yīng)式、寫出電極反應(yīng)式P45/1、2、4二、發(fā)展中的化學(xué)電源：二、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

17、極反應(yīng)原理：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【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+H2b.b.電池總反應(yīng)式：電池總反應(yīng)式：c.c.特點(diǎn)：特點(diǎn)：a a：一次性電池，不可逆一次性電池，不可逆b b：用用KOH代替代替NH4Cl能提高性能提高性能，延長壽命能，延長壽命a.a.電電極反極反應(yīng)應(yīng)蓄電池蓄電池2、充電電池充電電池( (又稱二次電池又稱二次電池) )：充電電池充電電池( (又稱二次電池又稱二次電池)如：如： Pb + PbO2 + 2H2SO4

18、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, ,可多次充電使用可多次充電使用放電放電充電充電充電充電放電放電氫氧燃料電池氫氧燃料電池3 3、燃料電池：燃料電池：【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

19、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。 氫氧燃料電池氫氧燃料電池, ,電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為30%的氫氧化鉀溶液的氫氧化鉀溶液. . 正正極：極： O2+ 4e- + 2H2O = 4OH- 負(fù)負(fù)極：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1】寫出甲烷燃料電池寫出甲烷燃料電池( (電解質(zhì)溶液為氫電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液氧化鉀溶液) )的電極反應(yīng)式及總方程式：的電極反應(yīng)式及總方程式： 正極：正極：2O2 + 8e- + 4H

20、2O = 8OH- 負(fù)極：負(fù)極：CH4 + 10OH-8e- =CO32- + 7H2O 電池反應(yīng)電池反應(yīng): CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O 反應(yīng)后溶液的反應(yīng)后溶液的pH如何變化？如何變化？4 4、鎳鉻電池：、鎳鉻電池： 特點(diǎn)：特點(diǎn)：比鉛蓄電池耐用，可密封反復(fù)使用比鉛蓄電池耐用，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2 2】19691969年美國年美國“阿波羅阿波羅1111號(hào)號(hào)”登月成登月成功

21、。飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型功。飛船上使用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：兩個(gè)電極均由的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：兩個(gè)電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并多孔性碳制成，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2 2、電極反應(yīng)式分別為：、電極反應(yīng)式分別為：負(fù)負(fù)正正 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【小結(jié)】 主要3種化學(xué)電源的組成、結(jié)構(gòu)、電極反應(yīng)、電池反應(yīng)特點(diǎn)等。【作業(yè)】 1、復(fù)習(xí)所講知識(shí)、預(yù)習(xí)下節(jié)新課內(nèi)容。 2、p45/3、5、7。3、其它教輔資料。