高中化学：第二章全部课件(共6套) 人教版必修2第二节 化学能与电能2.ppt

第二节化学能与电能 第二章化学反应与能量 学习目标 1 了解化学能与电能之间的相互转化关系 2 初步认识原电池的概念 原理 组成条件 电极名称 电极反应和总反应及原电池的应用以及了解化学电源与应用等 3 通过反应物之间电子转移的探究 理解原电池的形成是氧化还原的本质的拓展和应用 重点 原电池的概念 原理 组成及应用 难点 原电池的原理 组成条件 电极反应和总反应 现代社会中使用最为普遍的能源 电能 又称电力 二次能源 电力是怎样产生的 一 化学能与电能的相互转化 化学能 燃料 热能 机械能 电能 燃烧 蒸汽 发电机 蒸汽轮机 2 存在的问题 经多次转换 能量损耗大 燃料的利用率低 环境污染严重 1 能量转换 一 火力发电 3 燃烧的本质 是氧化还原反应 而氧化还原反应的本质是电子转移 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 实验一 放实物与原理动画 分别把锌片和铜片插入到稀h2so4中 观察现象 二 原电池 锌片上有气泡 铜片上没有气泡 zn 2h zn2 h2 实验二 放实物与原理动画 再用导线把锌片和铜片连接起来 观察铜片上有无气泡产生 在导线中间接入一个电流表 观察电流表的指针是否偏转 实验现象 铜片上有气泡产生 锌片不断溶解 电流表的指针发生偏转 失 得 zn 2e zn2 不是 表示 2h 2e h2 不是 表示 负极 正极 zn 2h zn2 h2 有气体产生 zn片溶解 1 定义 将化学能转变成电能的装置叫做原电池 较活泼金属 较不活泼金属 负极 正极 发生氧化反应 发生还原反应 e i 电子流出 电流流入 电子流入 电流流出 2 电极名称 实验结论 导线中有电子通过形成了电流 化学能转变成了电能 负极出电子 电子回正极 3 电极反应式 负极 zn 2e zn2 氧化反应 正极 2h 2e h2 还原反应 4 总反应式 电池反应 两个电极反应之和 zn 2h zn2 h2 zn h2so4 稀 znso4 h2 原电池反应的本质是 5 原电池原理 负极发生氧化反应 正极发生还原反应 电子从负极经外电路流向正极 从而产生电流 使化学能转变成电能 电流方向呢 氧化还原反应 c h2so4 不可以 不可以 可以 不可以 例2 6 原电池组成条件 两种活泼性不同的金属 或其中一种为能导电的非金属 如 碳棒 作电极其中较活泼金属为负极 较不活泼金属 或非金属 为正极 正极一般不参与电极反应 只起导电作用 电解质溶液 做原电池的内电路 并参与反应 形成闭合回路 能自发地发生氧化还原反应 两极一液一连线 练习 下列装置中属于原电池的是 负极 fe fe 2e fe2 正极 c 2h 2e h2 总反应式 fe h2so4 feso4 h2 电极反应式 负极 zn zn 2e zn2 正极 pb 2h 2e h2 总反应式 zn 2ch3cooh ch3coo 2zn h2 负极 fe fe 2e fe2 正极 cu cu2 2e cu总反应 fe cucl2 fecl2 cu 7 原电池原理的应用 制作化学电源 加快反应速率 例如 实验室制h2时 由于锌太纯 反应一般较慢 可加入少量cuso4以加快反应速率 判断金属活动性的强弱 揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀 钢铁中含有碳 可与fe组成原电池 发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀 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 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 分析与比较 8 判断原电池正 负极的方法 a 由组成原电池的两极材料判断 一般是较活泼的金属 电极 为负极 较不活泼的金属 电极 或能导电的非金属 为正极 b 根据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 c 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 病例分析 例3 病例分析 病例分析 你能为她开一个药方吗 训练 判断下列装置能否构成原电池 如能则写出相应的电极反应及总反应 1 zn zn与稀硫酸进行实验 3 zn 石墨与稀硫酸进行实验 4 fe zn与稀硫酸进行实验 5 cu zn与乙醇进行实验 6 cu zn与一个西红柿 或一个苹果 进行实验 7 cu zn与两个西红柿进行实验 8 cu zn与橙汁进行实验 以上组合可以组成原电池是 3 4 6 8 例4 下列组合能否组成原电池 例5 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 例6 请根据反应 2fe3 fe 3fe2 设计原电池 你有哪些可行方案 fe cucag fecl3fe no3 3fe2 so4 3 作业 p41 科学探究 1 画出装置图2 指出正负极3 写出电极反应式p45 1 2 4 二 发展中的化学电源 干电池 碱性电池 1 干电池结构及电极反应原理 干电池结构及电极反应原理 负极 zn 2e zn2 正极 2nh4 2e 2nh3 h2 zn 2nh4 zn2 2nh3 h2 b 电池总反应式 c 特点 a 一次性电池 不可逆b 用koh代替nh4cl能提高性能 延长寿命 a 电极反应 蓄电池 2 充电电池 又称二次电池 充电电池 又称二次电池 如 pb pbo2 2h2so42pbso4 2h2o 负极 pb so42 2e pbso4 pb pbo2 4h 2so42 2pbso4 2h2o 正极 pbo2 4h so42 2e pbso4 2h2o 铅蓄电池 特点 电池总反应式 二次电池 可多次充电使用 放电 充电 充电 放电 氢氧燃料电池 3 燃料电池 燃料电池 新型电池中 电极的导电材料一般多孔的金属板 负极是通入还原剂的一方 正极是通入氧化剂的一方 氢氧燃料电池 电解质溶液为30 的氢氧化钾溶液 正极 o2 4e 2h2o 4oh 负极 2h2 4e 4oh 4h2o 总反应式 2h2 o2 2h2o 特点 高效 环境污染少 外加设备供给氧化剂 例1 写出甲烷燃料电池 电解质溶液为氢氧化钾溶液 的电极反应式及总方程式 正极 2o2 8e 4h2o 8oh 负极 ch4 10oh 8e co32 7h2o电池反应 ch4 2o2 2oh co32 3h2o 反应后溶液的ph如何变化 4 镍铬电池 特点 比铅蓄电池耐用 可密封反复使用 nio2 s cd s 2h2o l ni oh 2 s cd oh 2 s ag2o s cd s h2o l 2ag s cd oh 2 s 例2 1969年美国 阿波罗11号 登月成功 飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池 其构造如图示 两个电极均由多孔性碳制成 通