高中化学 第二章 第二节 第1课时 化学能转化为电能课件 新人教版必修2.ppt

第二节化学能与电能 第1课时 化学能转化为电能 化学能 热能 1 在化学反应中 物质化学能的变化通常表现为 的变化 即 转化为 试举一个放热反应的例子 用化学方程式表示 2 在氧化还原反应中氧化剂 电子 发生 反应 还原剂 电子 发生 反应 氧化还原反应的本质是 的过程 同时伴随 的变化 能量 热量 得到 还原 失去 氧化 电子发生转移 3 下列离子反应氧化还原反应的是 a fe 2h fe2 h2 b cu 2ag cu2 2agc 2fe3 fe 3fe2 d 2h co h2o co2 d 一 一次能源和二次能源 原煤 石油 天然气 1 一次能源 直接从自然界中取得的能源 如流水 风力 天然铀矿等 2 二次能源 一次能源经加工 转换得到的能源 如 电力 蒸汽 氢能 沼气 水煤气等 二 化学能转化为电能 1 燃煤发电的能量转化 化学 热 机械 电 1 过程 能 能 能 能 该 过程虽然实现化学能与电能的转化 但是过程繁琐 复杂且能耗较大 2 氧化还原反应 是使化学能转换为电能的关键 氧化还原反应的本质是 与 之间发生电子转移的过程 电子转移引起化学键的重新组合 同时伴随着体系 的变化 燃烧 氧化剂 还原剂 能量 2 原电池 1 定义 化学能 电能 原电池是把 转变为 的装置 2 工作原理 以铜锌原电池 稀硫酸作电解质为例 电极材料 负极电极反应 电子 发生 反应 电极反应式 电极材料 正极电极反应 电子 发生 反应 电极反应式 电池反应 3 反应本质 化学电池的反应本质是 2h 2e h2 zn 2e zn2 锌 失去 氧化 铜 得到 还原 氧化还原反应 zn h2so4 znso4 h2 1 锌片为 极 电极反应式为 原电池探究实验1 实验原理 以铜锌原电池为例 负 2 铜片为 极 电极反应式为 3 电池总反应为 zn 2e zn2 正 2h 2e h2 zn h2so4 znso4 h2 或zn 2h zn2 h2 2 实验装置 以铜锌原电池为例 图2 2 1 3 实验步骤及现象 无现象 产生无色气泡 逐渐溶解 偏转 h2 强 1 实验 中有无色气泡产生 该无色气泡的成分是 填化学式 由 可知 锌与铜的活泼性强弱 锌比铜 铜 锌 锌 铜 2 实验 中导线电流方向为 电子流向为 3 和 比较 填序号 气泡产生的速率更快 原电池的构成条件及正 负极判断 1 原电池的构成条件 1 具有活泼性不同的两个电极 或是金属与石墨构成的两个电极 且较活泼的金属能与电解质溶液发生自发的氧化还原反应 2 电解质溶液 根据电极的性质选择合适的酸 碱或盐作 为电解质溶液 以利于电极发生化学反应 3 形成闭合回路 外电路有导线导电 有时两个电极直接接触可以省略外部导线 内电路有电解质溶液和电极导电 2 原电池电极的判断方法 1 根据组成原电池的两极材料的活泼性判断 一般是活泼性强的金属为负极 活泼性较弱的金属或能导电的非金属 如石墨 为正极 2 根据外电路电流方向或电子流动方向判断 电流是由正 极流向负极 电子流动方向是由负极流向正极 3 根据原电池中电解质溶液内离子的定向移动方向判断 阳离子移向正极 阴离子移向负极 4 根据原电池两极发生的变化来判断 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 5 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 有al 3e al3 而al3 能与oh 反应 有al3 4oh 电极反应式 原电池反应式的书写1 电极反应式的书写 1 负极反应式的书写 活泼金属作负极时 本身失去电子 被氧化 若生成的阳离子不与电解质溶液反应 可直接写成金属阳离子 如 zn 2e zn2 若生成的金属阳离子与电解质溶液反应 应写成 金属失电子生成金属阳离子的反应式 与 阳离子与电解质溶液反应的反应式 相叠加的形式 如mg al koh 原电池al作负极 负极材料本身不反应时 常见书写方法 h2 o2 酸性 燃料电池 负极反应式 h2 2e 2h h2 o2 碱性 燃料电池 负极反应式 h2 2e 2oh 2h2o 2 正极反应式的书写 先根据化合价变化或氧化性强弱判断哪种微粒得电子 再 确定该微粒得电子后变成哪种形式 注意 书写电极反应式时 最好使正负极得失电子数目相 等 2 原电池反应式的书写 两电极反应式 得失电子数相等时 将两电极反应式相加 即得原电池反应式 如h2 o2 酸性 原电池 正极反应式 o2 4e 4h 2h2o h2 o2 碱性 原电池 正极反应式 o2 4e 2h2o 4oh 原电池原理的应用 1 加快氧化还原反应速率 以锌与硫酸反应为例 溶液中h 氧化zn 使之形成zn2 随着溶液中zn2 浓度增大 h 不易靠近zn表面 氧化还原反应速率明显下降 但构成铜锌原电池后 h 在cu的表面得到zn失去的电子 这样上述阻碍作用减弱 反应容易多了 2 比较金属的活动性强弱 原电池中 一般活动性强的金属为负极 活动性弱的金属为正极 例如有两种金属a和b 用导线连接后插入到稀硫酸中 观察到a极溶解 b极上有气泡产生 由原电池原理可知 金属活动性 a b 3 设计原电池 从理论上说 任何一个氧化还原反应都可以设计成原电池 1 电解质溶液选择 负极一般能与电解质溶液发生反应 或能与电解质溶液中 溶解的其他物质反应 2 电极材料的选择 前提是电极材料必须能导电 负极材料一般选择较活泼的金属 氢氧燃料电池选择不活泼金属 如pt 或者石墨 正极材料一般选择不活泼的金属或者石墨 图2 2 2 例如 利用cu 2fecl3 2fecl2 cucl2的氧化还原反应可设计成如图2 2 2所示的原电池 该原电池的电极反应式 负极 cu cu 2e cu2 氧化反应 正极 c 2fe3 2e 2fe2 还原反应 原电池原理及应用 例1 2010年广东广州检测 关于图2 2 3所示装置的叙 述 正确的是 图2 2 3 a 铜是阳极 铜片上有气泡产生 b 铜片质量逐渐减少 d c 电流从锌片经导线流向铜片d 氢离子在铜片表面被还原解析 锌 铜 稀硫酸形成铜锌原电池 锌作负极 在反应中逐渐溶解 铜作正极 在反应中铜表面有无色气泡产生 原电池的电流流向为铜 锌 电子流向锌 铜 1 由铝 铁 铜 银和硝酸银溶液 可以组成原电池的总 数为 d a 3种c 5种 b 4种d 6种 解析 可以形成铜 铝 铜 铁 银 铜 银 铝 银 铁 铁 铝六种原电池 2 2011年广东汕头检测 如下图 下列装置能产生有效电 流的是 c 解析 a中fe不与koh反应 b中酒精是非电解质 d中虽然能形成原电池 但不能形成有效电流 3 2011年广东潮州检测 有a b c d四块金属片 进行如下实验 a b用导线相连后 同时浸入稀硫酸中 a极为负极 c d用导线相连后 同时浸入稀硫酸中 电流由d 导线 c b c相连后 同时浸入稀硫酸中 c极产生大量气泡 b d相连后 同时浸入稀硫酸中 d极产生大量 a 气泡 据此 判断四种金属的活动性顺序是 a a b c db a c d bc c a b dd b d c a 解析 a b形成原电池 a为负极 活动性 a b c d形成原电池 电流由d 导线 c 活动性 c d b c形成原电池 c极产生大量气泡 活动性 b c 综上可知活动性 a b c d 原电池电极的判断 电极反应及书写 例2 某化学兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用 设计并进行了以下一系列实验 实验结果记录如下表 试根据表中的实验现象完成下列问题 1 实验1 2中al所作的电极 指正极或负极 填 相同 或 不相同 2 对实验3完成下列填空 铝为 极 电极反应为 石墨为 极 电极反应为 电极总反应为 3 实验4中铝作负极还是正极 理由是 写出铝电极的电极反应为 4 根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素为 解析 实验1中mg比al活泼 在稀盐酸中较活泼的金属作负极 因此al作原电流的正极 电流计指针偏向al 实验2中al比cu活泼 al cu与稀盐酸组成的原电池中al作负极 电流计指针偏向cu 实验3中 al易失去电子 发生氧化反应 为负极 石墨为正极 电流计指针偏向石墨 答案 1 不相同 2 负2al 6e 2al3 正6h 6e 3h2 2al 6h 2al3 3h2 3 负极铝能与naoh溶液反应 而镁与naoh溶液不反应al 3e 4oh alo 2h2o 4 另一个电极材料的活泼性和电解质溶液的氧化性 的是 4 2011年广东梅州检测 双选 下列关于原电池的叙述中 bc a 原电池是将化学能转化为电能的装置b 用导线连接的两种不同金属同时插入液体中 就能形成原电池c 所有原电池的反应物都是装在电池中d 在原电池中 电子流出的一极是负极 发生氧化反应解析 如将锌和铜用导线连接后插入乙醇溶液中 不能形成原电池 形成原电池