必修2《化学能与电能》PPT课件

化学能与电能,电的广泛应用,电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力。,1、火力发电原理及过程,燃烧,蒸汽,发电机,一、化学能转化为电能,2、火力发电的化学深层本质分析,燃烧,氧化还原反应,氧化剂与还原剂之间发生电子的转移,火力发电,将化学能经一系列能量转化为电能,旧键断裂和新键形成、体系能量变化,过程,关键,本质,本质,引起,思考：火力发电有何弊端？,多次转换，能量利用率低,？,实验现象：,锌片溶解，有气泡产生,将一Zn片平行插入稀H2SO4中，有什么现象？,Zn+2H+=Zn2+H2,（还原剂）,（氧化剂）,还原剂氧化反应,氧化剂还原反应,e-,如何将氧化还原反应产生的能量直接转化为电能？,实验现象：铜片上有气泡产生，锌片不断溶解电流表发生偏转,若将Zn片,Cu片用一导线连接再插入稀H2SO4中，有什么现象？,实验探究,Zn,Cu,A,稀H2SO4,I,负极,正极,阴离子移向负极阳离子移向正极,电子从负极流向正极电流从正极流向负极,失电子,得电子,锌片Zn-2e-Zn2+（氧化反应）,2.原电池,1、定义：把化学能转变为电能的装置,2、电极反应式：,负极：,正极：,总反应：,Zn+2H+=Zn2+H2,铜片2H+2e-H2（还原反应）,稀硫酸,稀硫酸,探究：原电池的构成条件？,条件一：有活泼性不同的两种金属或非金属,稀硫酸,稀硫酸,酒精溶液,稀硫酸,形成条件二：电极需插进电解质溶液中,稀硫酸,稀硫酸,形成条件三：必须形成闭合回路,3、原电池的构成条件:,两种活动性不同的金属（或一种是可导电的非金属）做电极,电极插入电解质溶液中（酸、碱、盐）,两极相连形成闭合回路,原电池化学反应本质：氧化还原反应,自发进行的氧化还原反应,4、正、负极的判断方法,电子流出；,金属溶解/质量减少,电子流入；,负极,较活泼金属；,正极,氧化反应；,较不活泼金属/非金属；,还原反应；,有气泡产生/质量增加,1.对于锌-铜-稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1mol电子通过时，理论上的两极变化是锌片溶解了g铜片上析出LH2,【练习】,32.5,11.2,2、将锌片和铜片用导线连接置于同一稀H2SO4溶液中，下列各叙述正确的是（）A、正极附近SO42-的浓度逐渐增大B、负极附近SO42-的浓度逐渐增大C、电解质溶液的pH逐渐减小D、电解质溶液的pH逐渐增大,BD,ZnCu,Fe石墨,ZnCu,FeCu,CuAg,CuSO4溶液稀H2SO4稀H2SO4,酒精溶液AgNO3溶液稀HCl,练习,ZnFe,3、判断下列哪些装置构成了原电池？若是，指出正负极名称，并写出电极反应式和总反应。,正极：,负极：,总反应：,Fe-2e-Fe2+,Cu2+2e-Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,A,Al,Mg,NaOH溶液,正极：,负极：,总反应：,Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O,2H2O+2e-2OH-+H2,2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2,（1）锌片插入稀硫酸中，被腐蚀。（2）锌片在锌-铜-稀硫酸的原电池中作为负极，也被腐蚀。请问哪个反应速率更快？,思考题1,4、原电池的应用：加快氧化还原反应的速率,Zn,有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a、b相连后，a极金属不断溶解c、d相连后，外电路电流由d到ca、c相连后，c极产生大量气泡b、d相连后，d极发生氧化反应据此，判断四种金属的活动性顺序是,acdb,思考题2,4、原电池的应用：比较金属的活动性强弱,请根据反应Fe+Cu2+=Fe2+Cu，设计原电池,思考题3,A,负极：Fe-2e-=Fe2+,正极：Cu2+2e-=Cu,Fe,Cu/C,CuSO4溶液,【练习】将下列氧化还原反应设计成原电池,2Fe3+Fe=3Fe2+,Zn+2Ag+=Zn2+2Ag,二、发展中的化学电源,1、干电池,负极：锌筒,2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O,一次性电池,正极：石墨棒,最早使用的电池：锌锰电池,Zn-2e-=Zn2+,碱性锌锰电池,用湿的KOH代替NHCl4作电解质,2.充电电池,铅蓄电池,最早使用的充电电池：,（又称二次电池）,铅蓄电池构造示意图,电极反应式（放电时）负极：Pb+SO42-2e-PbSO4正极：PbO2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2O,铅蓄电池,PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O,放电充电,总反应：,放电充电,镍镉电池,密封式、体积小、寿命长。但镉有毒。,负极：Cd,正极：NiO(OH),电解质：KOH,镍氢电池,锂离子电池,新一代可充电的绿色电池。是笔记本电脑，移动电话，摄象机等低功耗电器的主流电源。,【练习】铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，电池放电时的反应为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，下列对电池放电时的分析正确的是()APb为正极被氧化B电子从PbO2经外电路流向PbC负极的电极反应式为：Pb+SO42-2e-PbSO4D电解质溶液pH不断减小,C,【练习】镍-镉可充电电池，电极材料是Cd和NiO(OH)，电解质是KOH，放电时的电极反应式：负极：Cd+2OH-2e-=Cd(OH)2,正极：2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-下列说法不正确的是：A.电池的总反应式是Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2B.电池充电时，镉元素被还原C.电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大,放电充电,C,3、燃料电池,特点：,是一种高效,环境友好的发电装置,原理：将和反应所放出的直接转化为,燃料,氧化剂,化学能,电能,与其他电池的区别：,反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂,氢氧燃料电池,电极：惰性金属Pt,负极：通入H2,正极：通入O2,3、燃料电池,总反应式：2H2+O2=2H2O,电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液.负极：2H24e-+4OH-=4H2O正极：O2+4e-+2H2O=4OH-,电解质溶液为稀硫酸.负极：2H24e-=4H+正极：O2+4e-+4H+=2H2O,1氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是()A.该电池工作时电能转化为化学能B.该电池中电极a是正极C.外电路中电子由电极b通过导线流向电极aD.该电池的总反应：2H2O2=2H2O,电极a,H2,O2,电极b,D,2以乙醇为原料制作的燃料电池，即乙醇燃料电池，相比于甲醇燃料电池在安全性方面具有很大优势。乙醇燃料电池的总反应式：C2H5OH3O2=2CO23H2O。下列说法不正确的是()AC2H5OH在电池的负极上参加反应B1mol乙醇被氧化转移6mol电子C在外电路中电子由负极沿导线流向正极D电池正极得电子的物质是O2,B,利用Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2反应，设计原电池,（1）选用_为负极，_为正极，电解质溶液为_。（2）写出电极反应式负极：_正极：_（3）画出装置图,微型纽扣电池在现代生活中是广泛应用的一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应式分别为Zn+2OH-2e-=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-电池总反应式为Ag2OZn=2AgZnO根据上述反应式，下列叙述中正确的是()A.在使用过程中，电池负极区溶液pH增大B.在使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极C.在使用过程中，