高中化学《第二章 第二节 化学能与电能》课件 新人教版必修

第二节 化学能与电能,格林太太是一位美丽、乐观的中年妇女，当她开怀大笑的时候，人们可以发现她一口整齐洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的，另一颗是不锈钢的。令人百思不解的是自从镶上不锈钢假牙后，格林太太经常头痛、 夜间失眠、心情烦躁医生绞尽了脑汁，格林太太的病情仍未好转。后来一位年轻的化学家来看望格林太太，并为格林太太揭开了病因。原来是两颗金属的假牙与唾液中的电解质形成了原电池，产生了微小的电流，使得格林太太头痛。 原电池是如何形成的？它需要什么条件？,1了解化学能与电能的转化关系。 2初步了解化学电池的工作原理及应用。 3了解研制新型电池的重要性。 4会书写简单的电极反应式。,化学能转化为电能,1一次能源和二次能源 (1)一次能源 直接从_取得的能源，包括风力、_、潮汐、_、原煤、_、天然气、天然铀矿等。 (2)二次能源 _经过加工、转换得到的能源，如电力、蒸汽等。 2化学能与电能的相互转化 (1)燃煤发电的能量转换过程,1(1)自然界 流水 地热 石油 (2)一次能源 2(1)化学能 热能 机械能 电能,(2)原电池,(2)产生气泡 逐渐 发生偏转 溶液中H在铜片上得电子生成氢原子，氢原子再结合成氢分子从铜片上逸出 Zn易失电子，被氧化成Zn2进入溶液中,定义：把_转化为_的装置。 构成条件：具有_的两个电极；具有_；电极间构成_。 反应本质 化学电池的反应本质是_反应。 (3)电极方程式 表示正、负极发生反应的方程式。如上述实验中负极方程式为：_，正极方程式为：_。 (4)电极 负极：_电子、发生_反应的电极。 正极：_电子、发生_反应的电极。,化学能 电能 活泼性不同 电解质溶液 闭合回路 氧化还原 (3)Zn2e=Zn2 2H2e=H2 (4)失 氧化 得 还原,综合拓展,一、原电池的工作原理 (以Cu、Zn、稀硫酸组成的原电池为例) 1化学电池的反应本质是氧化还原反应。 2能量转化是把化学能转化为电能。 3电子流向：在外电路(导线)中由负极流向正极。 4电流方向：在外电路(导线)中由正极流向负极。 5离子移向：阴离子移向负极，阳离子移向正极。 6两极反应：负极失电子 ，发生氧化反应；正极得电子，发生还原反应。,其工作原理可简单表示如下：,特别关注：正极或负极本身都不一定发生反应。有的电池中只负极本身反应而正极不反应；有的电池中正、负极本身都反应；有的电池中正、负极本身都不反应。,二、正负极的判断方法 1根据电极材料判断 一般来讲，活动性较强的金属为负极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 2根据电流方向或电子流动方向来判断 在外电路(导线)上，电流由正极流向负极，电子流动方向是由负极流向正极。 3根据反应类型判断 原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。 4根据现象判断 溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为正极。,特别关注：在判断原电池正负极时，不要只根据金属活泼性的相对强弱，还要考虑电解质溶液。 (1)MgAl和稀HCl构成原电池中，Mg作负极，Al作正极；而若把稀HCl换为NaOH溶液，Al作负极，Mg作正极。 (2)AlCu和NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极；而若把NaOH溶液换为浓HNO3，Cu作负极。 三、原电池原理的应用 1比较金属活泼性 作负极的金属活泼性强，作正极的金属活泼性弱。 2改变化学反应速率 如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。,3保护金属设备 如：船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀。在船体外壳焊接上比铁活泼的金属(如Zn)，则构成以Zn、Fe为电极的原电池，Zn被消耗掉而Fe得到保护。 4原电池的设计 以ZnCuSO4=ZnSO4Cu为例说明,电极材料及电解质,装置图,特别关注：在设计原电池时，若给出的是离子反应方程式，如：FeCu2=CuFe2，此时电解质不确定为具体的物质，只要是可溶性铜盐即可，如CuCl2、CuSO4等。,尝试应用,1下列有关燃煤发电的一系列能量转换的过程，正确的是( ) A化学能热能机械能电能 B热能化学能机械能电能 C机械能化学能热能电能 D热能机械能化学能电能 2关于如右图所示装置的叙述中，正确的是( ) A铜是正极，铜片附近有气泡产生 B铜片质量逐渐减少 C锌是负极，锌片上有气泡产生 D氢离子在锌片表面被还原,A,A,3下列装置中，能构成原电池的是( ) A只有(甲) B只有(乙) C只有(丙) D除(乙)均可以,C,发展中的化学电源,1干电池 干电池是一种_电池，最早使用的是_，其负极是_。为防止漏电，改良后的碱性锌锰电池将电池内的电解质_换成湿的_。 2充电电池 充电电池又称_电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。 (1)铅蓄电池 负极材料为_，正极材料为_，电解质为_。,1一次性 锌锰电池 锌 NH4Cl KOH 2二次 (1)Pb PbO2 H2SO4,(2)镍镉电池 正极材料为_，负极材料为_，电解质为_。 (3)锂离子电池 新一代可充电的绿色电池，低功耗电器的主流电源。 3燃料电池 (1)原理 利用原电池的工作原理将_和_反应所放出的化学能直接转化为电能。 (2)与其他电池的区别 反应物不储存在_而是由外设装备提供燃料和氧化剂。,(2)NiO(OH) Cd KOH 3(1)燃料 氧化剂 (2)电池内部,综合拓展,一、发展中的化学电源,表格见Word文档,尝试应用,4下列有关电池的说法不正确的是( ) A手机上用的锂离子电池属于二次电池 B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D锌锰干电池中，锌电极是负极 解析：电池分为一次电池、二次电池和新型电池(燃料电池)。手机上用的锂离子电池可以反复充放电，属于二次电池，A选项正确。锌比铜活泼，因此构成原电池时，锌失电子作负极，电子沿外电路流向正极铜，所以B选项错误。 答案：B,5对化学电源的叙述正确的是( ) A化学电源比火力发电对化学能的利用率高 B化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位 C化学电源均是安全、无污染的 D化学电源即为可充电电池 解析：化学电池对化学能有较高的利用率，但不是用电的主要渠道，化学电池对环境的污染也日益严重，化学电池分一次性、可充电两大类。 答案：A,一、原电池的工作原理及形成条件,下列叙述中，正确的是( ) 原电池是把化学能转变成电能的一种装置 原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应 不能自发进行的氧化还原反应通过原电池的装置可以实现 碳棒能用来做原电池的正极 反应Cu2Ag=Cu22Ag可以设计成原电池 A B C D,解析：原电池是把化学能转化为电能的一种装置，它是以自发的氧化还原反应为基础的，所以Cu2Ag= Cu22Ag可以设计成原电池。 但原电池把氧化和还原反应分在两极上进行了，在负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。 原电池形成时需要两个活泼性不同的电极，可以都是金属，也可以是金属和非金属，如碳棒可以来做原电池的正极。 答案：B,变式应用,1下列装置中，导线中的电子由左边一极流向右边一极的是( ),解析：C中Zn作负极，C作正极，D中Fe作负极，C作正极。其中D中发生的电极反应如下。负极：2Fe4e=2Fe2，正极：O22H2O4e=4OH。 答案：C,二、原电池的应用,(2011年武汉)利用Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2反应，设计一个原电池，写出电极反应式。 解析：根据Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2可知Cu是还原剂，失电子，所以铜作负极，Fe3在正极得电子被还原，因此必须选择活泼性比铜弱的金属或惰性电极作正极，因为电解质溶液中阳离子得电子，故电解质溶液应为FeCl3溶液。 答案：原电池装置如右图所示。 负极(Cu)：Cu2e=Cu2； 正极(C)：2Fe32e=2Fe2。,名师点睛：原电池的设计方法(见下表),变式应用,2某原电池总反应的离子方程式为2Fe3Fe=3Fe2，不能实现该反应的原电池是( ) A正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液 B正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 C正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 解析：理论上讲，任何一个氧化还原反应都可以设计成一个原电池。从原电池总反应离子方程式上看，2Fe3Fe=3Fe2，Fe失去电子，作负极。因此正极为活动性比铁弱的金属或非金属(如碳棒、铂)，因此C项不符合此要求。Fe3在正极上得电子，因此电解质溶液中必含Fe3。A、B、D符合以上两个条件。 答案：C,三、化学电源,微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌纽扣电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液是KOH，电极反应为Zn2OH2e=ZnOH2O和Ag2OH2O2e=2Ag2OH，总反应式为Ag2OZn=2AgZnO。下列有关银锌纽扣电池的叙述中正确的是 A用完后可以随意扔掉 B在使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 CZn是负极，Ag2O是正极 DZn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应,变式应用,3已知空气锌电池的电极反应如下： 锌片电极：Zn2OH2e=ZnOH2O 石墨电极： O2H2O2e=2OH 可以判断石墨电极是( ) A负极，发生还原反应 B正极，发生氧化反应 C负极，发生氧化反应 D正极，发生还原反应,D,1下列说法正确的是( ) A原电池是把电能转变成化学能的装置 B原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应 C原电池两极板均发生氧化反应和还原反应 D原电池内部的阳离子向正极移动 解析：要综合考虑原电池的概念、电极反应和电子移动的方向和电流方向。原电池中的电子移动方向是：负极外电路正极，可见B选项错；阳离子向正极移动，得电子，发生还原反应，D项正确；在原电池中负极金属失去电子，发生氧化反应，而正极可以是溶液中的离子或空气中的氧气发生还原反应，C项错。 答案：D,7将甲、乙两种金属的性质相比较，已知甲与水反应比乙与水反应剧烈 单质甲能从乙