高中化学第三单元 化学能与电能的转化苏教版必修二.pptVIP

第三单元化学能与电能的转化 第一课时化学能转化为电能 分析火力发电的利与弊 将zn片插入h2so4溶液中有什么现象 为什么 将cu片插入h2so4溶液中有什么现象 为什么 演示探究 若将zn片 cu片用一导线连接再浸在h2so4溶液中 有什么现象 为什么 将一zn片 cu片平行插入h2so4溶液中 有什么现象 为什么 导线间接一电流计有何现象产生 为什么 用一干电池连接电流计验证电子流向 确定zn片 cu片的正负极是怎样的 铜片上没有明显现象 锌片上有无色气体产生 铜片上没有明显现象 锌片上有无色气体产生 铜片上有无色气体产生 锌片无明显现象 铜片上有无色气体产生 锌片无明显现象 电流计发生偏转 h 在铜片上得到电子被还原成氢气 h 在铜片上得到电子被还原成氢气 说明有电子从锌片流入到铜片 原电池 问题探究1 你能找到原电池的正负极吗 这一原电池在工作时的电流流动方向是怎样的 定义 把化学能转变为电能的装置 电子由锌片经导线流向铜片 电流由铜片流出 从锌片流入 锌片 zn 2e zn2 氧化反应 铜片 2h 2e h2 还原反应 问题探究2 你知道原电池的工作原理吗 能不能写出在二个电极上的离子反应方程式 原电池的工作原理 氧化还原反应 氧化反应 zn 2e zn2 2h 2e h2 负极 正极 zn 2h zn2 h2 锌铜原电池原理 还原反应 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 意大利物理学家亚历山德罗 伏打 alessandrovolta 伏打电池 1 原电池 将化学能转化成电能的装置 化学能转化为电能 原电池的原理 氧化还原反应 总反应 2h 2e h2 zn 2e zn2 zn 2h zn2 h2 zn h2so4 znso4 h2 离子方程式 化学方程式 正极 负极 氧化反应 还原反应 2 电极反应 实验探究形成原电池的条件 形成条件一 活泼性不同的两个电极 负极 较活泼的金属正极 较不活泼的金属 石墨等 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 形成条件三 必须形成闭合回路 实验探究形成原电池的条件 实验探究形成原电池的条件 形成条件四 必须存在自发的氧化还原反应 3 构成原电池的条件 1 有活泼性不同的两个电极 2 两电极都接触电解质溶液 3 正极 负极 电解质溶液构成闭合回路 4 在电极表面上能发生自发进行的氧化还原反应 电解质溶液 失e 沿导线传递 有电流产生 阳离子 负极 正极 阳离子 原电池工作原理 动脑动手 有下列材料 zn片 cu片 导线 水果 电流计 请设计一个装置使电流计指针发生偏转 本节要点 1 原电池概念 2 构成原电池的条件 3 原电池的正负极和电子流向判断 4 原电池的工作原理 例题 把a b c d4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 d上产生大量气泡 a c相连时 电流由c经导线流向a b d相连时 电子由d经导线流向b 则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为 a b c d a c d b c a b d b a c d a b c d a c d b 2h 2e h2 负极 总反应 正极 zn 2e zn2 zn 2h zn2 h2 负极 正极 总反应 正极 负极 总反应 zn 2e zn2 2h 2e h2 zn 2h zn2 h2 fe 2e fe2 cu2 2e cu fe cu2 fe2 cu 四种金属 将 和 用导线连接起来 浸入电解质溶液中 不易腐蚀 将 分别放入等浓度盐酸中 比 反应剧烈 将 浸入 的盐溶液中无明显变化 如果把 浸入 的盐溶液中 有金属 析出 其活动顺序为 b 3 一个原电池的总反应的离子方程式是zn cu2 zn2 cu 该反应的原电池的组成正确的是 c 二 原电池原理的应用 二 原电池原理的应用 1 研制分析化学电源 2 促进某些氧化还原反应的进行 加快反应速率 3 寻找钢铁防腐蚀的方法 4 原电池的设计 阅读教材39页资料卡分析钢铁电化学腐蚀的原因 探讨防止钢铁的方法及原理 钢铁的吸氧腐蚀 原理 在潮湿空气中钢铁表面形成无数微小的原电池 负极 fe 2e fe2 正极 2h20 o2 4e 4oh fe2 2oh fe oh 24fe oh 2 2h20 o2 4fe oh 32fe oh 3 fe2o3 3h2o 钢铁的防腐蚀 4 原电池的设计 1 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 4 原电池的设计 2 将氧化还原反应 cu 2fecl3 2fecl2 cucl2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 4 原电池的设计 3 将氧化还原反应 2al 6hcl 2alcl3 3h2 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 4 原电池的设计 4 将氧化还原反应 al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 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 问题探究将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸中 是否构成了原电池 若构成了原电池 负极材料是什么 电极反应式 4 化学电源 1 一次电池 如干电池 用过后不能复原 2 二次电池 如蓄电池 充电后能继续使用 3 燃料电池 4 海水电池 负极 锌筒 zn 2e zn2 正极 石墨 2mno2 2nh4 2e mn2o3 2nh3 h2o总反应 zn 2mno2 2nh4 zn2 mn2o3 2nh3 h2o 干电池 zn mn普通干电池 1 一次电池 锌锰碱性电池是一种新型的干电池 正极材料为mno2 负极材料为zn 还原产物为mnooh 电解质是koh溶液 总 zn 2mno2 2h2o zn oh 2 2mnooh请写出电极反应式并分析其工作原理 负极 zn 2oh 2e zn oh 2正极 2mno2 2h2o 2e 2mno oh 2oh 总反应 zn 2mno2 2h2o zn oh 2 2mno oh 碱性zn mn干电池 银锌电池 钮扣电池该电池使用寿命较长 广泛用于电子表和电子计算机 其电极分别为ag2o和zn 电解质为koh溶液 发生反应后生成ag和zno 其电极反应式为 负极 zn 2oh 2e zno h2o正极 ag2o h2o 2e 2ag 2oh 银锌纽扣电池 总反应式为 zn ag2o zno 2ag 2 二次电池 铅蓄电池 1 电极材料及原料 2 电解质溶液 3 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 负极 pb so42 pbso4 2e 正极 pbo2 so42 4h 2e pbso4 2h2o电池总反应 pb pbo2 2so42 4h 2pbso4 2h2o 阴极 pbso4 2e pb so42 阳极 pbso4 2h2o pbo2 so42 4h 2e 电池总反应 2pbso4 2h2o pb pbo2 2so42 4h 铅蓄电池的放电过程 原电池 铅蓄电池的充电过程 电解池 铅蓄电池的充放电过程 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 优点 效率高 无污染 装置可持续使用 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 3 新型燃料电池 教材40页 燃料电池 负极 2h2 4oh 4e 4h2o正极 o2 2h2o 4e 4oh 总反应 o2 2h2 2h2o 常见的燃料电池有氢氧燃料电池 甲烷燃料电池 铝 空气燃料电池 熔融盐燃料电池等 如图电池反应 4 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 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 怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式 书写步骤 1 写出燃烧反应 根据电解液改写燃料电池总反应 2 写出正极的电极反应式 一般较简单 3 由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极的电极反应式 正极反应一般为 酸性介质 碱性介质 o2 4h 4e 2h2o o2 2h2o 4e 4oh ch4 o2 naoh组成的燃料电池1 燃烧总化学反应 ch4 2o2 co2 2h2o2 燃料电池总反应 3 正极 4 负极 ch4 2oh 2o2 co32 3h2o 2o2 4h2o 8e 8oh ch4 10oh 8e co32 7h2o 甲醇燃料电池是由甲醇和氧气及强碱电解质溶液构成的新型手机电池 电量可达现用镍氢或锂电池的十倍 可连续使用一个月才充一次电 据此回答 1 甲醇是极 电极反应式是 2 电池反应的离子方程式 2ch3oh 16oh 12e 2co32 12h2o 2ch3oh 3o2 4oh 2co32 6h2o 负 第二课时电能转化为化学能 在生产和生活中我们不但要利用化学反应 使化学能转化为电能 而且要利用化学反应使电能转化为化学能 电能转化为化学能一般通过电解的方法来完成 我们已学过的化学课程里涉及利用电解反应来制取新物质的例子吗 电解水 水 h2 o2 2h2o 2h2 o2 电解食盐水 h2o nacl naoh h2 cl2 2nacl 2h2o 2naoh h2 cl2 电解融熔氯化钠 nacl na cl2 2nacl 2nacl cl2 电解融熔氧化铝 al2o3 al o2 2al2o3 2al 3o2 在u形管中加入饱和氯化铜溶液 用石墨棒作电极 接通电源 电解数分钟后 观察现象 1 接电源负极的石墨棒上有 电极反应为 2 接电源正极的石墨棒上有 电极反应为 3 电解反应的化学方程式 4 在上述电解反应中 被氧化的物质是 被还原的物质是 5 比较电解饱和氯化钠溶液与电解饱和氯化铜溶液 有什么不同 为什么 有铜析出 cu2 2e cu 有cl2放出 2cl 2e cl2 cucl2 cu cl2 cucl2 cucl2 因参与电解的微粒不同 三 电解原理及电解池 3 电极名称和电极反应与电源负极相连的电极叫阴极 阴极上发生还原反应 与电源正极相连的电极叫阳极 阳极上发生氧化反应 构成电解池有什么条件 构成条件 1 与外加电源相连的两个电极 2 有电解质溶液 3 形成闭合回路 1 电解 使电流通过电解质溶液而在阴 阳两极引起氧化还原反应的过程 2 电解池 借助于电流引起氧化还原反应的装置 即把电能转化为化学能的装置叫电解池或电解槽 阴极 与电源负极相连 电子流入 发生还原反应 阳极 与电源正极相连 电子流出 发生氧化反应 4 电极的判断 5 电子 离子的流向 电子从阳极通过电源流向阴极阳离子在电解质溶液中移向阴极阴离子在电解质溶液中移向阳极 比较原电池 电解池的异同点 原电池 电解池的比较 稀硫酸稀硫酸稀硫酸硫酸abcd 例题1 下列装置中属于原电池的是 属于电解池的是 b cd 怎样区分原电池 电解池 原电池 电解池的区分关键看是否有外接电源 练习 分析下图 哪个是原电池 哪个是电解池 多池组合判断 无外电源 一池为原电池 其余为电解池 有外电源 全部为电解池或电镀池 精炼池 6 电极产物的判断及电极反应的书写 阳极 先看电极后看溶液 1 活泼金属电极 金属电极失电子 除金和铂 2 惰性电极 溶液中阴离子失去电子 失电子能力为 s2 i br cl oh 含氧酸根 f 阴极 溶液中阳离子得电子 得电子能力为 ag fe3 cu2 h 酸 pb2 sn2 fe2 zn2 h 水 al3 mg2 阴极 电子 发生 反应 离子 越强 反应越容易 常见阳离子放电顺序 ag fe3 cu2 h fe2 zn2 al3 mg2 na 阳极 电子 发生 反应 离子 越强 反应越容易 当阳极为惰性电极 石墨 铂 金 时 常见阴离子放电顺序 s2 i br cl oh 含氧酸根 f 得 还原 氧化性 失 氧化 还原性 离子放电规律 记笔记 分析电解反应的一般思路 溶液中存在的离子 两极上的电极反应 离子的移动方向及放电顺序 判断电解池的阴 阳极 电解na2so4溶液的分析 阴极 阳极 氧气 氢气 阳极 4oh 4e 2h2o o2 阴极 4h 4e 2h2 变大 不变 加h2o 2h2o 2h2 o2 通电 如电解h2so4 hno3 naoh na2so4等溶液时其电极反应式为 电解后溶液中溶质的质量分数增大 若要恢复原来的浓度 只需加入一定量的水即可 用惰性电极电解电解质溶液规律 1 电解水型 电解cucl2溶液的分析 阴极 阳极 氯气 铜 cucl2cu cl2 阳极 2cl 2e cl2 阴极 cu2 2e 2cu 减小 增大 加cucl2 如电解盐酸 cucl2溶液等 电解后溶液中溶质的质量分数减小 若要恢复原来的组成和浓度 需加入一定量的溶质 通入一定量的hcl气体 电解盐酸 2 电解本身 电解cuso4溶液的分析 阴极 阳极 氧气 铜 2cuso4 2h2o2cu o2 2h2so4 阴极 cu2 2e cu 减小 加cuo 阳极 4oh 4e 2h2o o2 减小 如电解cuso4溶液 agno3溶液等 电解后原溶液中溶质的质量分数减小 若要恢复原来的组成和浓度 需加入一定量金属氧化物 电解cuso4溶液 3 放氧生酸型 电解nacl溶液的分析 阴极 阳极 氢气 氯气 阳极 2cl 2e cl2 阴极 2h 2e h2 2nacl 2h2o2naoh h2 cl2 减小 增大 加hcl 如电解nacl kcl mgcl2溶液等 电解后原溶液中溶质的质量分数减小 若要恢复原来的组成和浓度 需通入一定量的hcl气体 4 放氢生碱型 2 2002广东10 在原电池和电解池的电极上所发生的反应 同属氧化反应或同属还原反应的是a 原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应b 原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应c 原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应d 原电池的负极和电解池的阴极所发