高中化学 2.2化学能与电能课件 新人教版必修2.ppt

第二节化学能与电能 自主预习 一 化学能 转化为电能1 间接转化 火力发电 化学 热 机械 电 燃烧 氧化还原 2 直接转化 原电池 1 概念 将 转变为 的装置 2 构成条件 化学能 电能 活泼性不同 电解质溶液 闭合回路 3 工作原理 zn电极 极 反应式 发生 反应 cu电极 极 反应式 发生 反应 原电池总反应 4 反应本质 反应 负 zn 2e zn2 氧化 正 2h 2e h2 还原 zn 2h zn2 h2 氧化还原 二 发展中的化学电源1 干电池 一次性电池 特点 放电后不能再充电 锌筒 石墨棒 nh4cl 锌筒 石墨棒 koh 2 充电电池 二次电池 特点 在放电时所进行的氧化还原反应 在充电时可以 进行 使电池恢复到放电前的状态 逆向 pbo2 硫酸 pb cd nio oh koh 3 燃料电池 1 原理 利用原电池的工作原理将 反应所放出的 直接转化为 2 与其他电池的区别 反应物不是储存在电池内部 而是由外设装备提供燃料和氧化剂 燃料和氧化剂 化学能 电能 自我小测 判断或回答下列问题 1 判一判 中和反应是放热反应 故能设计成原电池 提示 原电池反应的本质是氧化还原反应 而中和反应是复分解反应不是氧化还原反应 反应过程中没有电子转移 无法形成电流 故不能设计成原电池 2 在原电池中 电子和离子的移动方向是怎样的 提示 电子移动的方向是从负极经过导线移向正极 在原电池电解质溶液中 带正电荷的阳离子向正极移动 带负电荷的阴离子向负极移动 3 原电池的电极材料必须是金属吗 提示 原电池的电极材料可以是两种活泼性不同的金属 也可以是一种金属与一种可导电的惰性材料 如石墨 在燃料电池中 电极材料均不发生反应 故两极均可用惰性材料 4 判一判 氧化还原反应都可设计成原电池 提示 只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池 而吸热的氧化还原反应不能设计成原电池 5 判一判 在原电池中发生还原反应的电极为负极 提示 在原电池中负极失电子发生氧化反应 而正极得电子发生还原反应 故发生氧化反应的电极为负极 发生还原反应的电极为正极 6 判一判 在铜 锌 稀硫酸原电池中 电子由锌通过导线流向铜 再由铜通过电解质溶液到达锌 提示 电子只能在两极和外电路中流动 不能进入溶液 在溶液中是阴阳离子的定向移动 释义链接 化学能化学能是物质发生化学反应时所释放的能量 是一种很隐蔽的能量 它不能直接用来做功 只有在发生化学变化的时候才释放出来 变成热能或其他形式的能量 二次电池利用化学反应的可逆性 可以组建成一个新电池 即当一个化学反应转化为电能之后 还可以用电能使化学体系修复 然后再利用化学反应转化为电能 燃料电池一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置 具有以下特点 能量转化效率高 燃料和空气分别送进燃料电池 它直接将燃料的化学能转化为电能 中间不经过燃烧过程 原电池的工作原理铜锌原电池工作原理如下图 1 原电池是由哪几部分组成 各起什么作用 提示 构成原电池需有两个活泼性不同的电极 将电极插入电解质溶液中 两电极间用导线连接使之构成闭合回路 电极的作用是导电 有些电池中电极材料会参加反应 导线的作用是传导电子 电解质溶液的作用是通过自由离子的移动传导电荷 合作探究 2 原电池中电流的方向 电子的流向 阴阳离子的流向有何关系 提示 原电池中电流的方向与阳离子的流向一致 电子的流向与阴离子的流向一致 电子的流动与离子的流动形成闭合回路 3 锌与稀硫酸反应时 若滴几滴硫酸铜溶液 反应速率会加快 试分析其原因 提示 滴加硫酸铜溶液后 会有少量锌与硫酸铜反应置换出铜 然后铜 锌分别作为原电池的两个电极而形成原电池 从而加快锌与稀硫酸的反应 4 怎样判断原电池中的正负极 提示 1 根据电极材料的活动性判断 相对活泼的金属为负极 相对稳定的金属或导电的非金属为正极 2 根据电极反应类型判断 发生氧化反应的是负极 可能是电极材料被氧化 溶解 也可能是溶液中的阴离子被氧化 发生还原反应的是正极 一般是溶液中的阳离子被还原 3 根据电子流向判断 电子由负极沿导线流向正极 4 根据溶液中的离子流向判断 阳离子移向正极 阴离子移向负极 5 已知反应cu 2ag 2ag cu2 请将该反应设计成原电池 画出原电池装置图并标出正 负极 提示 先确定两个电极 负极失电子化合价升高 所以铜作负极 再找活泼性比铜弱的碳棒或银棒作正极 从反应中可以看出电解质溶液中必须含有银离子 所以用硝酸银作电解质溶液 装置图 探究提升 知识点睛 原电池的判断方法 规律方法 原电池正 负极判断的五个依据负极依据正极较活泼金属 电极材料 较不活泼金属或导电的非金属发生氧化反应 反应类型 发生还原反应流出电子 电子流向 流入电子阴离子移向 离子移向 阳离子移向电极不断溶解 电极现象 电极质量增加或有气泡产生 某小组为研究电化学原理 设计了如图装置 下列叙述不正确的是 a a和b不连接时 铁片上会有金属铜析出b a和b用导线连接时 铜片上发生的反应为cu2 2e cuc 无论a和b是否连接 铁片均会溶解 溶液均由蓝色逐渐变成浅绿色d a和b用导线连接时 cu2 移向铁电极 解析 选d a与b不连接 未构成原电池 cu2 与fe直接反应而析出 a正确 a b用导线连接 构成原电池 铜片为正极 cu2 移向铜电极并在该电极上得电子被还原 b正确 d错 无论a b是否连接 溶液中的cu2 均得电子被还原为cu fe均失电子发生氧化反应生成fe2 故溶液均由蓝色逐渐变成浅绿色 c正确 变式训练 2013 淮阴高一检测 下列叙述中 金属a的活泼性肯定比金属b的活泼性强的是 a a原子的最外层电子数比b原子的最外层电子数少b 把a b两块金属片浸入稀硫酸中 用导线相连组成原电池时 电流由a到bc 1mola从酸中置换h 生成的h2比1molb从酸中置换h 生成的h2多d 常温时 a能从水中置换出氢 而b不能 解析 选d 金属原子最外层电子数的多少不能决定金属的活泼性强弱 a错 在原电池中 电流方向由正极到负极 电流由a到b 说明a为正极 b为负极 则a的活泼性比b弱 b错 c项说明1mola失去电子的物质的量比b多 不能说明两种金属的活泼性强弱 常温下a能从水中置换出h2 而b不能 说明a比b的活泼性强 知识拓展 原电池原理的应用 1 加快氧化还原反应的进行 原理 原电池反应在正极产生相应的物质 应用 如实验室制备h2 下列两种方法都可以加快反应速率 如用粗锌 实验室中用zn和稀硫酸反应制h2 常用粗锌 它产生h2的速率快 因为粗锌中的杂质 锌 稀硫酸形成原电池 加快了反应进行 2 比较金属的活动性 原理 一般原电池中活动性较强的金属作负极 活动性较弱的金属作正极 应用 a b两种金属用导线连接后插入稀硫酸中 若a极溶解 b极上冒气泡 则活动性 a b 3 设计原电池 以zn 2h zn2 h2 为例 1 双选 2013 兰州高一检测 下列各个装置中能组成原电池的是 解析 选a b c中酒精是非电解质 其溶液不导电 不能组成原电池 d中两烧杯中的稀硫酸不连通 不能形成闭合电路 也不能组成原电池 a b选项符合构成原电池的条件 能够形成原电池 2 下列说法错误的是 a 燃煤发电是将化学能通过热能间接转化为电能b 化学能可通过氧化还原反应直接转变为电能c 化学电池是将化学能转化为电能的装置d 在化学反应中 化学能转化为电能必须先将化学能转化为热能 热能再转化为机械能 机械能再转化为电能 解析 选d 根据原电池原理 化学反应可以直接将化学能转变为电能 d项错误 3 2013 长春高一检测 将锌片和铜片用导线连接置于同一稀硫酸中 下列叙述正确的是 a 锌片是正极b 电流从锌片流向铜片c 氢气在锌片上析出d 若锌片 铜片同时有气泡冒出 则说明锌片不纯 解析 选d cu zn 稀硫酸构成原电池 zn为负极 发生氧化反应zn 2e zn2 cu为正极 发生还原反应2h 2e h2 电子由zn电极流向cu电极 电流方向与之相反 a b c错 不纯的锌片在其表面会形成许多微小的原电池 在锌片表面也会产生h2 d正确 4 将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间 以下叙述正确的是 a 甲中铜片是负极b 两烧杯中铜片表面均无气泡产生c 产生气泡的速率甲比乙快d 两烧杯中溶液的ph均减小 解析 选c 甲构成了铜锌原电池 锌为负极 铜为正极 h 在铜电极上得电子生成h2 原电池的构成加快了反应速率 故产生气泡的速率甲比乙快 乙中发生置换反应zn h2so4 znso4 h2 甲 乙中h 均被消耗 c h 减小 ph增大 5 据报道 锌电池可能取代目前广泛应用的铅蓄电池 因为锌电池容量更大 而且没有铅污染 其电池反应为2zn o2 2zno 原料为锌粒 电解质和空气 则下列叙述正确的是 a 锌为正极 空气进入负极反应b 负极反应为zn 2e zn2 c 正极发生氧化反应d 电解质溶液肯定是强酸 解析 选b zn与o2的反应中 zn失去电子发生氧化反应zn 2e zn2 所以zn作负极 o2在正极发生还原反应 若电解质溶液是强酸 电池反应就不是2zn o2 2zno而是zn 2h zn2 h2 故选项b正确 6 1 原电池是一种把 转化为 的装置 在原电池中 较活泼的金属发生 反应 是 极 活泼性较差的金属发生 反应 是 极 2 化学电池可以将化学能转化为电能 化学电池的本质是 下列电池中属于二次电池的是 a 碱性锌锰电池b 铅蓄电池c 镍镉电池d 锂离子电池 解析 化学能转化为电能必须有电子的转移 故化学电池的本质是氧化还原反应 二次电池即为可充电电池 碱性锌锰电池是一次性电池 答案 1 化学能电能氧化负还原正 2 氧化还