高中化学 专题2 化学反应与能量转化 第三单元 化学能转化为3课件 苏教版必修2.ppt

第三单元化学能与电能的转化 第1课时化学能转化为电能化学电源 1 学生通过实验探究认识原电池的工作原理和原电池的构成条件 初步理解原电池的概念 2 学生通过对化学能转化为电能的学习 体验科学探究的过程 3 学生通过探究化学能转化为电能的奥秘 提高学习化学的兴趣和热情 体验科学探究的艰辛与喜悦 感受化学世界的奇妙与和谐 英国有一位贵妇人因蛀牙补过一颗黄金假牙 后因车祸又补了颗不锈钢假牙 从此出现头痛 失眠 心情烦躁等症状 四处求医总是找不到病因 这种痛苦的经历一直持续了十年 直到有一次在上流社会的舞会上巧遇一位著名化学家 这位化学家帮她找到病因 才解除了病痛 让我们带着这两个疑问到下面的学习中去寻找答案吧 1780年 意大利生物学家伽伐尼为给妻子看病 遵医嘱买了不少青蛙 当用金属解剖刀触动靠近铜盘的青蛙腿皮时 已死去的青蛙竟然发生了抽搐 一 原电池 zn表面冒气泡 cu表面无明显的变化 zn表面冒气泡 cu表面无明显的变化 zn表面冒气泡 cu表面也有气泡 zn表面冒气泡 cu表面也有气泡 指针发生了偏转 有电流产生 问题 为什么cu表面也冒气泡呢 后面我们再解释 探究1 若将两块锌片用导线相连插入盛有稀硫酸的烧杯里 将观察到什么现象 可得出什么结论 结论 zn的表面冒气泡 但电流表的指针不偏转 现象 无电流产生 探究2 若将原装置中的一块锌片换成石墨棒 现象又将如何呢 可得出什么结论 zn c的表面冒气泡 电流表的指针有偏转 现象 有电流产生 结论 探究3 若将原装置中的锌片换成石墨棒和铜片 又有何现象 可得出什么结论 现象 cu c的表面无气泡 电流表的指针无偏转 结论 无电流产生 还原剂 zn 失去电子 发生氧化反应 氧化剂 h 在铜极上得到电子 发生还原反应 还原剂失去的电子从锌极流出 流入铜极 经外电路 zn2 h so42 电流方向 装置中电流方向 正负电极 电子流动方向 电极上的反应情况分析 思考 化学能是如何转变成电能的呢 思考 构成原电池的条件有哪些呢 2 形成原电池的条件 1 有自发发生的氧化还原反应 2 有两个活泼性不同的电极 3 有电解质溶液 4 形成闭合电路 1 定义 我们把将化学能转变为电能的装置称为原电池 原电池反应的实质 问题 根据前面所学的知识 我们知道zn失去的电子给了cu 好像zn表面应该没有气泡的嘛 为什么实验中zn表面也冒气泡呢 结论 锌表面也形成了原电池 提示 实验用的zn不纯 表面看到黑色的物质是石墨 zn 2e zn2 负极 氧化反应 价升高 失去电子得失电子守恒 两极反应式相加即得总的方程式 2h zn zn2 h2 正极 还原反应 价降低 得到电子 2h 2e h2 注意问题 负极失电子 正极得电子 电解质有时参与电极反应 3 电极反应的规律和电极反应式书写 4 原电池正负极的判断 1 电极材料 活泼性强的金属为负极 活泼性弱或惰性电极为正极 2 电流方向或电子流向 外电路 导线 上 电流由正极向负极 电子由负极到正极 3 电解质溶液中离子定向移动 阳离子移向正极 阴离子移向负极 4 电极反应 负极失电子 发生氧化反应 正极得电子发生还原反应 5 现象 溶解的一极为负极 增重或有气泡产生的一极为正极 5 原电池原理的应用 1 加快反应速率 如实验室用zn和稀h2so4制取h2 可加入少量cuso4 使产生h2速率加快 2 比较金属活泼性 原电池中 一般活泼性强的金属为负极 活泼性弱的金属为正极 3 设计原电池 理论上说 任何氧化还原反应都可以设计成原电池 如cu 2fecl3 2fecl2 cucl2 可用cu作负极 c作正极 fecl3溶液为电解质构成原电池 在一块表面无锈的铁片上滴一大滴含酚酞的食盐水 放置一段时间后可以看到液滴周围逐渐呈现红色 并慢慢形成褐色的锈斑 试说明产生此现象的原因 形成了铁 碳原电池 二 化学电源 1 分类 一次电池 用过之后不能复原 如干电池 二次电池 充电后可重复使用的电池 如铅蓄电池 普通锌锰电池 镍镉电池 一次电池 二次电池 2 常见化学电源 1 锌 锰干电池 负极 锌筒 zn 2e zn2 正极 石墨 2mno2 2nh4 2e 2mno oh 2nh3总反应 zn 2mno2 2nh4 zn2 2mno oh 2nh3 2 铅蓄电池 负极 pb so42 2e pbso4 正极 pbo2 4h so42 2e pbso4 2h2o 负极 pbso4 2e pb so42 正极 pbso4 2h2o 2e pbo2 4h so42 电极材料及原料 电解质溶液 电极反应式 正极 pbo2负极 pb h2so4溶液 负极 pb pb 2e so42 pbso4 pb pbo2 2h2so4 2pbso4 2h2o 正极 pbo2 pbo2 4h so42 2e pbso4 2h2o 总反应 优点 应用领域 电压稳定 使用方便 安全 可靠 可以循环使用 广泛用于国防 科研 交通 生产和生活 1 电极材料及原料 2 电解质溶液 3 优点 4 应用领域 3 锂电池 摩托罗拉6188 6288原装锂电池 正极 金属氧化物负极 锂 使用寿命长 质量轻 电压高 工作效率高 体积小 有机溶剂 电脑 照相机 手表 心脏起搏器 索尼数码相机锂电池 银锌原电池是用不锈钢制成的小圆盒 形似纽扣 故称纽扣电池 盒内一端填充氧化银和石墨组成的活性材料 另一端填充锌汞合金组成的活性材料 电极反应如下 锌 zn 2oh 2e zn oh 2氧化银 ag2o h2o 2e 2ag 2oh 锌是极 发生反应 氧化银是极 发生反应 总反应为 负 氧化 正 还原 zn ag2o h2o zn oh 2 2ag 4 银锌电池 3 燃料电池 1 氢氧燃料电池 请移动鼠标观看相应内容 20世纪60年代应用于美国载人飞船 也曾用于叉车 牵引车等 燃料电池是继水力 火力 核能发电之后的第四类发电 化学能发电 负极 2h2 4oh 4e 4h2o 正极 o2 2h2o 4e 4oh 燃料电池的反应方程式 燃料电池 把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的 能量转换器 氢氧燃料电池 常见的燃料电池还有甲烷燃料电池 铝 空气燃料电池 熔融盐燃料电池等 优点 效率高 无污染 装置可持续使用 电极选用多孔性金属电极 具有催化性能 2 磷酸型燃料电池 以磷酸为电解质 利用廉价的碳材料为骨架 除了以氢气为燃料外 还可使用甲醇 天然气 城市煤气等低廉燃料 是目前最成熟的燃料电池 目前世界上大容量的燃料电池发电厂 都使用磷酸型燃料电池 如东京电能公司经营的11mw美日合作磷酸型燃料电池发电厂 3 海水电池 1991年 我国首创以铝 空气 海水为能源的新型电池 用作航海标志灯 该电池以取之不尽的海水为电解质 靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流 这种海水电池的能量比 干电池 高20倍 50倍 电极反应式为 负极 正极 电池总反应 4al 12e 4al3 3o2 6h2o 12e 12oh 4al 3o2 6h2o 4al oh 3 4 其他电能 火力发电 太阳能电池 风力发电 水力发电 海浪发电 地热发电 潮汐发电 回应故事情境 开始上课时讲的故事中贵妇人经常头痛的原因是什么 如何医治 2 伽伐尼青蛙抽搐实验的原因是什么 都是因为形成了原电池 1 如下图所示的装置能够组成原电池且产生电流的是 bc 这是双选题哦 2 2012 中山高一检测 已知空气 锌电池的电极反应为 锌片 zn 2oh 2e zno h2o石墨 o2 2h2o 4e 4oh 据此判断 锌片是 a 负极 被氧化b 负极 被还原c 正极 被氧化d 正极 被还原 a 3 2012 金华高一检测 某实验兴趣小组用如图所示装置做完实验后 在读书卡片上记下了如下6条记录 其中正确的是 b a b c d 4 a b c都是金属 b中混有c时 只有c能被盐酸溶解 a与b与稀硫酸组成原电池时 a为电池的正极 a b c三种金属的活动性顺序为 a a b cb a c bc c b ad b