高中化学 第二章 化学反应与能量 第二节 化学能与电能课件2 新人教版必修2.ppt

第二节 化学能与电能 目标定位1 了解常见的化学能与电能的转化方式 举例说明化学能与电能转化关系及其应用 2 知道原电池的组成及反应原理 能够应用氧化还原理论解释简单的原电池反应 3 知道干电池 充电电池 燃料电池等发展中的化学电源的特点 认识提高燃料的燃烧效率 开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性 难点提示 重点 初步认识原电池概念 原理 组成及应用 难点 通过原电池实验的探究 引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质以及这种转化的综合利用价值 求知课堂互动 一 化学能与电能的相互转化 1 一次能源和二次能源 一次能源 的能源 直接从自然界取得 分为 水力 风力 潮汐 地热 煤 石油 天然气 天然铀矿等 其特点是 在于自存然界 可直接获得 二次能 的能源 常见的如 一次能源经过加工 转换得到 电能 蒸汽能 机械能等 其特点是 把存在于自然界的能源经加工转换得到 由于电能具有易输送 能储藏 可以很方便地转换为光能 热能 机械能 而且适用范围广的特点 是最重要的二次能源 2 化学能通过燃烧转化为电能 传统的化学能转化为电能的方式是通过化石燃料的燃烧 其转换过程 化学能 燃烧 热能 蒸汽 机械能 发电机 电能 通过锅炉实现 通过蒸汽机实现 通过发电机实现 缺点 由于转换环节多 存在效率低 能源浪费 环境污染严重等问题 3 化学能通过原电池转化为电能 铜锌原电池 实验2 4 p35现象 关闭电键k可以看到电流计 锌片 铜片上 反应原理 锌片 铜片 总反应式 指针偏转 溶解 产生气泡 zn 2e zn2 2h 2e h2 zn 2h zn2 h2 a 把锌片换成镁片镁片 铜片 总反应式 mg 2e mg2 2h 2e h2 mg 2h mg2 h2 b 把锌片换成铁片铁片 铜片 总反应式 fe 2e fe2 2h 2e h2 fe 2h fe2 h2 c 把h2so4换成cuso4锌片 铜片 总反应式 看到的现象 锌片 铜片 cuso4溶液 zn 2e zn2 cu2 2e cu zn cu2 zn2 cu 溶解 变粗 颜色变浅 原电池小结 定义 将化学能转变为电能的装置 本质 电子的转移 原电池正 负极的判断 a根据电子流向判断 电子流出的一极为极 电子流入的一极为极b根据电极金属的活泼性判断 较活泼的金属为极 较不活泼的金属或非金属为极c根据反应类型判断 失电子发生氧化反应的为极 得电子发生还原反应的为极d根据反应现象判断 通常负极会逐渐溶解 正极会有气体产生或有固体析出 负 正 负 正 负 正 原电池形成条件 a活动性不同的两电极 连接 b电解质溶液 插入其中并与电极自发反应 c电极形成闭合电路 电子流动方向 与电流方向相反 负极 导线 正极 原电池电极反应方程式的书写 a 确定原电池的正 负极 以及两极上发生反应的物质 在原电池中 负极发生氧化反应 正极发生还原反应 b 书写电极反应式时 应重视介质是否参与反应 并注意两极得失电子总数相等 c 将两极的电极反应式相加可得原电池的总反应式 原电池原理的应用 a 加快氧化还原反应的速率 b 比较金属的活动性强弱 c 设计原电池 如利用cu 2fecl3 cucl2 2fecl2的氧化还原反应设计原电池 负极 cu 2e cu2 氧化反应 正极 2fe3 2e 2fe2 还原反应 d 金属的腐蚀 例如铁的腐蚀 1 析氢腐蚀 酸性较强的条件下的腐蚀 负极 fe 2e fe2 正极 2h 2e h2 2 吸氧腐蚀 酸性较弱或中性条件下的腐蚀 负极 2fe 4e 2fe2 正极 o2 2h2o 4e 4oh 1 烧杯中盛的是水 铁圈和银圈直接相连 在接头处用一根绝缘细丝吊住 并使之平衡 小心地从烧杯中央滴入cuso4溶液 反应一段时间后 观察到的现象是 a两圈仍保持平衡b有气泡产生 两圈摇摆不定c铁圈向下倾斜d银圈向下倾斜 d 2 由镁片 铝片 导线和naoh溶液构成的原电池的负极是 正极反应式 负极反应式 铝片 6h 6e 3h2 2al 6e 8oh 2alo2 4h2o 二 发展中的化学电源 1 干电池 干电池是用锌制筒形外壳作 位于中央的顶盖有铜帽的石墨作 在石墨周围填充nh4cl和淀粉糊作电解质 还填有黑色粉末 吸收正极放出的 电极反应式为 负极 正极 电池总反应式 负极 正极 mno2 h2 zn 2e zn2 2nh4 2e 2nh3 2h2 2mno2 h2 mn2o3 h2o zn 2nh4 zn2 2nh3 2h2 淀粉糊的作用是 提高阴 阳离子在两极的迁移速率 干电池的特点是 只能一次性使用 2 充电电池 充电电池又称 可充电电池是两极都参加反应的电池 这是一种发展较快的原电池 如铅蓄电池 银锌电池 纽扣电池 锂电池 爱迪生蓄电池等 它们的负极是 正极一般是 放电时 负极被 正极材料的氧化物被 充电时的电极反应与放电时相反 较活泼的金属 金属氧化物 二次电池 氧化 还原 铅蓄电池可放电亦可充电 它是用硬橡胶或透明塑料制成方形外壳 在正极板上有一层棕褐色的 负极板是海绵状的 两极均浸入溶液中 且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开 负极 正极 放电总反应式 铅蓄电池 pbo2 金属铅 硫酸 pb so42 2e pbso4 pbo2 4h so42 2e pbso4 2h2o pb pbo2 2h2so4 2pbso4 2h2o 当硫酸的浓度降低 溶液的密度达1 18g cm3时应停止使用 需充电 充电时起电解池的作用 电极反应为 阳极 阴极 充电总反应式 铅蓄电池放电和充电总反应式 pbso4 2h2o 2e pbo2 4h so42 pbso4 2e pb so42 2pbso4 2h2o pb pbo2 2h2so4 pb pbo2 2h2so4 2pbso4 2h2o 镍镉电池镍镉电池以cd为负极 nio oh 为正极 以koh为电解质负极 正极 放电总反应式 cd 2e 2oh cd oh 2 2nio oh 2h2o 2e 2ni oh 2 2oh cd 2nio oh 2 2h2o cd oh 2 2ni oh 2 氢镍电池负极 正极 放电总反应式 h2 2oh 2e 2h2o 2nio oh 2h2o 2e 2ni oh 2 2oh h2 2nio oh 2ni oh 2 锂电池锂电池是新一代可充电的绿色电池 已成为笔记本电脑 可移动电话 摄象机等低功耗电器的主流电源 三 燃料电池 氢氧燃料电池氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池 主要用于航天领域 它的电极材料一般为铂电极 活性炭电极 电解质溶液一般为40 的koh溶液 负极 正极 放电总反应式 2h2 4oh 4e 4h2o o2 2h2o 4e 4oh 2h2 o2 2h2o 若电解质溶液为稀h2so4负极 正极 放电总反应式 2h2 4e 4h o2 4h 4e 2h2o 2h2 o2 2h2o 甲烷氧气燃料电池该电池用铂片插入koh溶液中作电极 在两极上分别通甲烷和