黑龙江省虎林市高级中学高二化学《化学能与电能》课件 新人教版.ppt

第二节化学能与电能 1 当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时 化学能要经过一系列能量转换才能转换为电能 2 把氧化剂和还原剂分开 使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行 3 需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域 4 考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境 化学物质的选择 5 从电学角度考虑仪器选择和组装问题 zn片表面没有气泡产生 锌片溶解 cu片有气泡产生 电流表指针偏转 结论 有电流产生 实验2 4 实验探究 请将实验现象记录在课本p41表中 一 原电池1 定义 把化学能转变为电能的装置 原电池原理 实验 原电池原理探究 锌表面有气泡产生 铜表面无明显现象 1 反应中 哪种物质失电子 哪种物质得电子 用导线将锌表面的电子引出来 zn 2h zn2 h2 什么方法可使zn与h 分开 不让h 直接在zn表面得电子 演示探究 cu起传导电子的作用 可用电流表测电流及方向 zn 2h zn2 h2 大量气泡从铜片逸出 锌片部分溶解 1 h 得到的电子是cu失去的吗 2 在这个过程中cu起什么作用 3 你怎样才能知道导线中有电子通过 演示探究 化学能直接转化为电能 1 电子从zn到h 经历了哪些途径 2 你认为这个过程能量是如何转化的 锌表面无气泡 铜表面有气泡 电流表发生偏转 氧化反应 还原反应 zn片 zn 2e zn2 cu片 2h 2e h2 铜片在这里起传导电子的作用 电极反应式 zn h2so4 znso4 h2 电极反应总式 2 zn cu h2so4原电池的工作原理 负极出电子 电子回正极 3 原电池化学反应本质 氧化还原反应 负极 还原性相对较强的材料正极 还原性相对较弱的材料 活泼金属 发生氧化反应 向外线路提供电子 原电池的负极 不活泼金属 或石墨 发生还原反应 接受外线路提供的电子 原电池的正极 外电路 电子由负极流向正极 电流由正极流向负极内电路 电荷流向电流流向 负极 正极 学与问p41 c h2so4 不可以 可以 条件一 有活泼性不同的两种金属或非金属 可以 不可以 形成条件二 电极需插进电解质溶液中 实验探究形成原电池的条件 实验探究形成原电池的条件 形成条件三 必须形成闭合回路 不可以 不偏转 电极材料不同 电池总反应应该是能自发地发生氧化还原反应 构成原电池的条件 有两种活动性不同的金属 或非金属单质 作电极 电极材料均插入电解质溶液中 两极相连形成闭合电路 能自发发生的氧化还原反应 判断下列哪些装置构成了原电池 若不是 请说明理由 4 原电池电极名称的确定方法 根据电极材料的性质确定 通常是活泼金属是负极 不活泼金属 碳棒 化合物是正极 根据电极反应特点确定 失电子的反应 氧化反应 负极得电子的反应 还原反应 正极 例 银锌电池是广泛用作各种电子仪器的电源 它的反应可表示为 ag2o zn h2o 2ag 2zn oh 2请判断此电池中 负极上发生反应的物质是 a agb zn oh 2c ag2od zn d 根据电子或电流流动方向 外电路 e e 根据离子的定向移动 内电路 阳离子向正极移动 阴离子向负极移动 根据离子方程式判断 负极 在正极 5 如何书写电极反应方程式 负极 锌片 zn 2e zn2 负极 锌片 zn 2e zn2 正极 石墨 2h 2e h2 正极 铜片 cu2 2e cu 总反应 zn 2h zn2 h2 总反应 zn cu2 zn2 cu 电极反应方程式的书写方法 负极 较活泼金属 a 电极反应 a ne an 氧化反应 正极 较不活泼金属或非金属 b 电极反应 cm me c 还原反应 h2so4 aq cuso4 aq 负极 正极 总反应式 负极 正极 总反应式 例 请在图上标出电子的流动方向和电流方向 并判断正负极 写出电极反应式和总反应式 ag fe znzn 2e zn2 cucu2 2e cuzn cu2 zn2 cu fefe 2e fe2 ag2h 2e h2 fe 2h fe2 h2 2 下列装置哪些可以形成原电池 形成原电池的写出电极反应式 并指出电子流动方向 请结合组成原电池的条件 将氧化还原反应 fe cu2 cu fe2 设计成一个原电池 1 电解液 2 电极材料 正极 负极 3 电极反应式 负极 正极 1 电解液 硫酸铜 氯化铜 硝酸铜等可溶性铜盐溶液2 电极材料 负极 铁 正极 铜 石墨或比铁不活泼的其他金属 拓展 fe 2e fe2 cu2 2e cu 小结 由化学方程式书写电极反应式 找出发生氧化反应和还原反应的物质 确定正负极反应的物质 利用电荷守恒分别写出电极反应式 验证 两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同 则书写正确 思考题 请根据反应2fe3 fe 3fe2 设计原电池 你有哪些可行方案 fe cufecl3 fe cfe no3 3 fe agfe so4 3 化学能与电能的相互转化 锌片插入稀硫酸中 被腐蚀 化学腐蚀 锌片在锌 铜 稀硫酸 原电池中作为负极 也被腐蚀 电化学腐蚀 哪个更快 原电池的负极被腐蚀得更快 分析锌 铁 稀硫酸 原电池中的电极反应 你感受到作为正极 铁被保护了吗 原电池的金属正极被保护 原电池原理的应用 防止钢铁腐蚀 在钢铁的表面焊接比fe更活泼的金属 如zn 组成原电池后 使fe成为原电池的正极而得到保护 钢铁的析氢腐蚀 负极 fe 2e fe2 正极 2h 2e h2 钢铁的吸氧腐蚀 负极 2fe 4e 2fe2 正极 2h2o o2 4e 4oh 3 把a b c d四块金属片浸入稀硫酸中 用导线两两相连组成原电池 若a b相连时 a为负极 c d相连时 电流由d到c a c相连时 c极上产生大量气泡 b d相连时 b上有大量气泡产生 则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 a a b c db a c d bc c a b dd b d c a b 二 发展中的化学电源 负极 zn 2e zn2 正极 2nh4 2e 2nh3 h2 1 干电池结构及电极反应原理 负极 pb 2e so42 pbso4 正极 pbo2 2e 4h so42 pbso4 2h2o 其他蓄电池 镍 镉蓄电池 银 锌蓄电池等 优点 可反复使用缺点 污染大 2 铅蓄电池 3 银锌电池 1970 1975 开发了先进的银锌 镍镉电池技术 1975 1983 为美国海军生产潜水艇用银锌电池 1979 1987 为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池 1998 1992 为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇 4 镉镍电池 负极材料 cd 正极材料 涂有nio2 电解质 koh溶液 反应式如下 5 锂电池 锂是密度最小的金属 用锂作为电池的负极 跟用相同质量的其他金属作负极相比较 使用寿命大大延长 6 新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂 氧化剂物质全部贮藏在电池内 而是在工作时 不断从外界输入 同时将电极反应产物不断排出电池 氢氧燃料电池 负极 2h2 4oh 4e 4h2o 氧化反应 正极 o2 h2o 4e 4oh 还原反应 总反应 2h2 o2 2h2o 其他电池 空气电池 废电池对环境的危害 电池中含有汞 镉 铅等有毒金属 随意丢弃废电池会对环境造成严重的污染 上世纪50年代 震惊世界的日本 水俣病 就是因汞中毒引起的 痛痛病 是因镉中毒引起的 有关资料显示 一粒钮扣电池能污染60万升水 这是一个人一生的用水量 一节一号电池埋在地里 能使 平方米的土地失去使用价值 中国电池的年产量180多亿只 占世界电池总产量的30 以上 年消费量达70 80亿只 但回收率却不足 减少污染节约资源 随着人们生活质量的不断提高 废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程 其首要原因是 a 利用电池外壳的金属材料b 防止电池中汞 镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染c 不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品d 回收其中石墨电极 练习与巩固 b 化学电源的分类 类型 一次电池二次电池燃料电池 只能使用一次 不能充电复原继续使用的化学电池 酸 或碱 性锌 锰干电池 银 锌纽扣电池 锂电池 放电后能充电复原继续使用的化学电池 铅蓄电池 镍 镉蓄电池 银 锌蓄电池 将燃料燃烧的化学能直接转变成电能的电池 氢氧燃料电池 铝 空气燃料电池 熔融盐燃料电池 含义 示例 迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制 开发和已投入使用的高性能 无污染电池 金属氢化物镍电池与镉镍电池有相同的工作电压 12伏 但由于采用了稀土合金或tini合金储氢材料作为负极活性物质 取代了致癌物质镉 使其成为一种绿色环保电池 锂离子蓄电池系由碳作负极 嵌锂的金属氧化物作正极和有机电解质构成 其工作电压为36伏 因此一个锂离子电池相