苏教版必修2专题2第3单元化学能与电能的转化第1课时课件（41张）.pptx

第三单元化学能与电能的转化 第1课时化学能转化为电能 化学电源第2课时电能转化为化学能 第1课时化学能转化为电能 化学电源 新课探究 知识点一化学能转化为电能1 实验探究 实验1 把一块锌片和一块铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯中 观察实验现象 实验2 把一块锌片和一块铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯中 观察实验现象 实验1 2现象 实验1 2中现象相同 均为锌片周围 铜片周围 实验结论 锌在金属活动性顺序表中位于氢前面 能置换出酸中的氢 强氧化性酸除外 铜片在金属活动性顺序表中位于氢后面 置换出酸中的氢 实验3 用导线把实验2中的锌片和铜片连接起来 观察实验现象 有气泡产生 无明显现象 不能 新课探究 实验4 在导线中间接一个灵敏电流计 如图2 3 1所示 观察实验现象 实验3 4现象 锌片周围 铜片周围 电流计指针 实验结论 锌 铜用导线连接后插入稀硫酸溶液中 导线中有 产生 我们就将这样的装置称为原电池装置 无气泡产生 有气泡产生 发生偏转 图2 3 1 电流 新课探究 2 原电池的相关概念 以cu zn 稀硫酸原电池为例 1 定义 将 能转变为 能的装置 2 现象 逐渐溶解 上有大量气泡产生 电流计指针发生偏转 化学 电 zn片 cu片 3 电子流向 由 极流向 极 电流方向 极 导线 极 4 离子流向 电解质溶液中 移向铜极 移向锌极 5 电极反应 负极 zn zn 电子 发生 反应 反应式为 正极 cu h 在铜上 电子 发生 反应 反应式为 总反应的离子方程式 新课探究 锌 铜 铜 锌 h zn2 so42 oh 失去 氧化 zn 2e zn2 得到 还原 2h 2e h2 zn 2h zn2 h2 6 工作原理 负极 电子 发生 反应 正极 电子 发生 反应 电子从 极流出 通过导线流入 极 溶液中的 离子移向负极 离子移向正极 新课探究 失 氧化 得 还原 负 正 阴 阳 7 金属的电化学腐蚀 金属与电解质溶液接触 发生 反应 比较活泼的金属失去电子而被氧化 这种腐蚀叫作电化学腐蚀 钢铁的腐蚀 电极为铁和少量 形成的两个电极 电解质溶液为钢铁表面的水膜 含有少量 及氧气等气体 正极反应式为 负极反应式为 fe2 与oh 结合成fe oh 2 fe oh 2被氧化 其化学方程式为 fe oh 3进一步脱水生成红色的 fe2o3 xh2o 新课探究 原电池 碳 h oh 2h2o o2 4e 4oh 2fe 4e 2fe2 4fe oh 2 o2 2h2o 4fe oh 3 铁锈 思维拓展 1 什么类型的反应可设计成原电池 请将反应cu 2fecl3 2fecl2 cucl2设计成原电池 并作图 注明正负极及电解质溶液 2 原电池的组成条件有哪些 新课探究 新课探究 答案 1 提示 从理论上说 任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池 例如 利用氧化还原反应cu 2fecl3 2fecl2 cucl2设计原电池 由反应式可知 cu失去电子作负极 fecl3 fe3 在正极上得到电子 且作电解质溶液 正极为活泼性比cu弱的金属或导电的非金属 2 提示 有活泼性不同的两个电极 一般活泼的金属是电池的负极 不活泼的金属 或非金属导体 是电池的正极 有电解质溶液 且负极能与电解质溶液发生自发的氧化还原反应 构成闭合回路 新课探究 例1在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片 下列叙述正确的是 a 正极附近的so42 浓度逐渐增大b 电子通过导线由铜片流向锌片c 反应一段时间后 溶液中的c h 增大d 铜片上发生的反应为2h 2e h2 答案 d 解析 用导线连接的zn片与cu片放入稀硫酸中组成原电池 zn作负极失去电子变为zn2 进入溶液 电子通过导线流向铜片 溶液中的阴离子so42 oh 等移向负极 阳离子h zn2 等移向正极 h 在正极上得到电子放出h2 反应一段时间后 溶液中h 浓度减小 故a b c错误 d正确 新课探究 例2某同学在做完铜锌原电池实验后 又做了以下几组实验 请判断下列关于实验现象的描述正确的是 a 用导线连接锌片 铜片 一起浸在cuso4溶液中 锌片表面析出单质铜b 把铜片插入fecl3溶液中 在铜片表面出现一层铁c 用导线连接铁片 铜片 一起浸在浓硝酸中 铁片不断溶解d 把锌粒放入盛有盐酸的试管中 加入几滴cucl2溶液 气泡放出速率加快 答案 d 新课探究 解析 用导线连接锌片 铜片 一起浸在cuso4溶液中 锌比铜活泼 铜作正极 铜片表面析出单质铜 a项错误 铜片插入fecl3溶液中 发生反应cu 2fecl3 cucl2 2fecl2 铜片被fecl3溶液腐蚀而逐渐溶解 不会在铜片上出现一层铁 b项错误 用导线连接铁片 铜片 一起浸在浓硝酸中 由于铁片发生钝化 此时铜片作负极而不断溶解 c项错误 把锌粒放入盛有盐酸的试管中 加入几滴cucl2溶液 锌粒与cucl2溶液发生反应zn cucl2 zncl2 cu 铜附着在锌粒表面 与盐酸形成原电池 所以气泡放出速率加快 新课探究 规律小结 原电池正 负极的判断方法 1 根据组成原电池的两极材料判断 一般是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判断 电流由正极流向负极 电子由负极流向正极 3 根据原电池中电解质溶液内离子的定向移动方向判断 在原电池的电解质溶液内 阳离子移向正极 阴离子移向负极 新课探究 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 一般情况下溶解的一极为负极 增重或有气泡放出的一极为正极 新课探究 知识点二化学电源1 化学电源的分类及特点 1 一次电池 其特点是用过之后 如锌锰干电池等 2 二次电池 其特点是用过之后 如铅蓄电池 镍氢电池等 另外还有燃料电池 如 甲醇 空气燃料电池等 不能复原 能复原 氢氧燃料电池 新课探究 2 常见的化学电源 1 锌锰干电池 其电池总反应式为zn 2nh4cl 2mno2 zn nh3 2cl2 2mno oh 则锌皮制成的锌筒作 极 中央插一根碳棒作 极 碳棒顶端加一铜帽 在碳棒周围填充zncl2 nh4cl和淀粉糊作电解质 还填有mno2和炭黑 负 正 新课探究 2 铅蓄电池 其放电和充电的总反应式为pbo2 pb 2h2so42pbso4 2h2o 则正极材料是 正极反应式为 负极材料是 负极反应式为 电解质溶液为 3 氢氧燃料电池 两电极材料均为惰性电极 本身不参与反应 仅作导电的载体 负极是还原剂 失电子 正极是氧化剂 得电子 这种燃料电池的两个电极均由多孔碳制成 通入的气体由孔隙中逸出并在电极表面放电 电池总反应式为2h2 o2 2h2o pbo2 pbo2 2e so42 4h pbso4 2h2o pb pb 2e so42 pbso4 稀硫酸 h2 o2 当电解质溶液为稀硫酸 呈酸性 时 反应式两边不能出现 负极反应式为 正极反应式为 当电解质溶液为koh溶液 呈碱性 时 反应式两边不能出现 负极反应式为 正极反应式为 发展要求 新课探究 oh 2h2 4e 4h o2 4e 4h 2h2o h 2h2 4e 4oh 4h2o o2 4e 2h2o 4oh 思维拓展 氢氧燃料电池的电池反应为2h2 o2 2h2o 则此燃料电池中正 负极上反应的物质分别是什么 发生什么反应 新课探究 答案 提示 正极上反应的物质是o2 发生还原反应 负极上反应的物质是h2 发生氧化反应 新课探究 例3被称为 软电池 的纸质电池 采用一个薄层纸片 在其一边镀锌 而在其另一边喷涂二氧化锰 作为传导体 在纸内的离子 流过 水和氧化锌组成电解液 电池总反应为zn 2mno2 h2o zno 2mno oh 下列说法正确的是 a 该电池的负极为锌 发生还原反应b 该电池反应中二氧化锰起催化剂作用c 当0 1molzn完全溶解时 转移电子个数为1 204 1024d 电池正极反应式为2mno2 2e 2h2o 2mno oh 2oh 新课探究 答案 d 解析 电池的负极为锌 发生氧化反应 a项错误 该电池反应中二氧化锰中mn元素的价态降低 因此mno2作氧化剂 b项错误 当0 1molzn完全溶解时 转移电子的物质的量为0 2mol 即转移电子个数为1 204 1023 c项错误 新课探究 例4航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能 轻便和不污染环境等优点 氢氧燃料电池有酸式和碱式两种 它们放电时的电池总反应式都可表示为2h2 o2 2h2o 1 酸式氢氧燃料电池的电解质是酸 其负极反应可表示为2h2 4e 4h 则其正极反应可表示为 2 碱式氢氧燃料电池的电解质是碱 其正极反应可表示为o2 2h2o 4e 4oh 则其负极反应可表示为 发展要求 答案 1 o2 4h 4e 2h2o 2 2h2 4oh 4e 4h2o 新课探究 规律小结 1 氢氧燃料电池以koh溶液作电解质溶液时 工作一段时间后 电解质溶液的浓度将减小 溶液的ph减小 2 氢氧燃料电池以h2so4溶液作电解质溶液时 工作一段时间后 电解质溶液的浓度将减小 溶液的ph增大 当堂自测 1 判断正误 正确的打 错误的打 1 铜 锌 稀硫酸原电池中电子通过导线由铜片流向锌片 2 把铜片和铁片靠在一起浸入稀硫酸中 铜片表面产生气泡 3 在zn与稀硫酸反应时加入少量cuso4溶液能使产生h2的反应速率加快 4 原电池中的电解液一定参与反应 5 氢氧燃料电池 酸性介质 中o2通入正极 电极反应为o2 4h 4e 2h2o 当堂自测 6 原电池工作时 电路中的电流方向是从负极到正极 7 锌锰干电池工作一段时间后 锌外壳会逐渐变薄 8 原电池负极在反应过程中一定变细 当堂自测 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 当堂自测 2 野外作业时 可用原电池反应放出的热量来加热食品 由铁屑 炭粒 食盐 水 空气组成的原电池中 铁屑 a 作正极 发生还原反应b 作负极 发生氧化反应c 作正极 发生氧化反应d 作负极 发生还原反应 答案 b 解析 在该原电池中 铁屑作负极 发生氧化反应 当堂自测 3 原电池产生电流的本质原因是 a 原电池中溶液能电离出自由移动的离子b 有导线将两个活动性不同的电极连接c 原电池能够形成闭合回路d 两电极上分别进行的氧化还原反应中有电子的转移 答案 d 解析 氧化还原反应是原电池产生电流的本质原因 当堂自测 4 下列化学电池不易造成环境污染的是 a 氢氧燃料电池b 锌锰电池c 镍镉电池d 铅蓄电池 答案 a 解析 氢氧燃料电池的产物是h2o 对环境无污染 当堂自测 5 镍镉 ni cd 可充电电池在现代生活中有广泛应用 它的充放电反应按下式进行 cd oh 2 2ni oh 2cd 2nio oh 2h2o 该电池放电时的负极材料是 a cd oh 2b ni oh 2c cdd nio oh 答案 b 解析 该电池放电时负极材料失去电子 镍元素化合价升高 故负极材料为ni oh 2 备用习题 1 由a b两种金属和稀硫酸组成的原电池 a是正极 则下列推断正确的是 a a的金属性强于bb a电极上发生的电极反应是还原反应c 电子不断由a电极经外电路流向b电极d a在金属活动性顺序表中一定排在氢前面 答案 b 解析 原电池中 负极金属的活动性比正极金属的活动性强 电子从负极流向正极 正极金属的活动性比负极金属的活动性弱 但不一定排在氢的前面 备用习题 2 某学生欲完成cu 2ag 2ag cu2 反应 设计了下列四个实验 可行的是 答案 c 解析 a项中cu ag均不能与盐酸反应 b项cu ag也均不与cuso4溶液反应 d项ag与cuso4溶液也不反应 备用习题 3 等质量的两份锌a b 分别加入过量的稀h2so4 同时向a中加入少量的cuso4溶液 下列选项中表示生成h2的体积 v 与时间 t 的关系 其中正确的是 答案 d 解析 a中少量zn置换出少量cu 形成zn cu原电池 可加快反应速率 但由于a中zn置换cu2 消耗了一部分 所以最后生成h2的量小于b 备用习题 4 氢氧燃料电池用于航天飞机 电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水 其电极反应式如下 负极 2h2 4oh 4e 4h2o 正极 o2 2h2o 4e 4oh 当得到1 8l饮用水时 电池内转移的电子数约为 发展要求a 1 8molb 3 6molc 100mold 200mol 答案 d 备用习题 5 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 备用习题 试根据表中的实验现象回答下列问题 1 实验1 2中al所作的电极 正极或负极 填 相同 或 不相同 2 根据实验3完成下列填空 铝为 极 电极反应式为 石墨为 极 电极反应式为 电池总反应式为 3 实验4中铝作 理由是 写出铝电极的电极反应式 4 解释实验5中电流计指针偏向铝的原因 5 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 备用习题 答案 1 不相同 2 负2al