广东省陆河外国语学校高中化学《第二章 第二节 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 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 zn 2e zn2 2h 2e 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 mg al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 al cu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zn cuso4 znso4 cu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 fe cu2 cu fe2 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nh4clkoh2 二次 1 pbpbo2h2so4 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 cdkoh3 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cu 2ag cu2 2ag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cu 2ag cu2 2ag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 2fe 4e 2fe2 正极 o2 2h2o 4e 4oh 答案 c 二 原电池的应用 2011年武汉 利用cu 2fecl3 cucl2 2fecl2反应 设计一个原电池 写出电极反应式 解析 根据cu 2fecl3 cucl2 2fecl2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 cu 2e cu2 正极 c 2fe3 2e 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2fe3 fe 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 2fe3 fe 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zn 2oh 2e zno h2o和ag2o h2o 2e 2ag 2oh 总反应式为ag2o zn 2ag zno 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c zn是负极 ag2o是正极d zn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 zn 2oh 2e zno h2o石墨电极 o2 h2o 2e 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