高一化学课件必修2化学能与电能

1、水电站水电站直接从自然界直接从自然界取得取得的能源称为的能源称为一次能源一次能源 电能是现代社会电能是现代社会中应用最广泛、使用中应用最广泛、使用最方便、污染最小的最方便、污染最小的一种二次能源，又称一种二次能源，又称为电力。为电力。火电站火电站一次能源经加工、转换得到的能源称为一次能源经加工、转换得到的能源称为二次能源二次能源一、化学能间接转化为电能一、化学能间接转化为电能1 火力发电原理及过程火力发电原理及过程思考：火力发电的过程能量是怎样转化的？化学能（燃料）燃烧热能蒸汽机械能（涡轮机）发电机 电能火电的优缺点火电的优缺点 优点：优点：化学能经过一系列能量转化最终转化学能经过一系列能量转

2、化最终转变安全洁净电能。资源丰富。变安全洁净电能。资源丰富。 缺点：缺点：能量转化环节多，能量利用率低。能量转化环节多，能量利用率低。污染环境。污染环境。思考思考 燃烧属于什么反应？燃烧属于什么反应？ 氧化还原反应的本质是什么？反应中的能氧化还原反应的本质是什么？反应中的能量变化是怎样产生的？量变化是怎样产生的？ 能否将反应中的化学能直接转化为电能，能否将反应中的化学能直接转化为电能，以提高能量的利用率？如果能，还应该考以提高能量的利用率？如果能，还应该考虑哪些因素？虑哪些因素？放热反应放热反应氧化还原反应氧化还原反应本质：本质：氧化剂与还原剂之间发生电子转移。氧化剂与还原剂之间发生电子转移。

3、能量变化原因：能量变化原因：氧化剂和还原剂直接接触发生反氧化剂和还原剂直接接触发生反应进行电子转移，电子转移引起化学键的重新组应进行电子转移，电子转移引起化学键的重新组合，同时引起能量的变化。合，同时引起能量的变化。问题问题 要将氧化还原反应中释放的能量直接转化要将氧化还原反应中释放的能量直接转化为电能，所要解决的第一个问题是什么？为电能，所要解决的第一个问题是什么？ 若氧化反应和还原反应分别在两个不同区若氧化反应和还原反应分别在两个不同区域进行，那么怎样架设桥梁使电子从还原域进行，那么怎样架设桥梁使电子从还原区域转移到氧化区域？区域转移到氧化区域？ 怎样知道所架设的桥梁中有电子流过，即怎样知

4、道所架设的桥梁中有电子流过，即产生电流呢？产生电流呢？使氧化反应和还原反应在两个不同的区域进行使氧化反应和还原反应在两个不同的区域进行用导线使两区域形成闭合回路用导线使两区域形成闭合回路用电表或用电器测量用电表或用电器测量实验一实验一 将铜片和锌片分别插入稀硫将铜片和锌片分别插入稀硫酸溶液中，观察现象并解释原因。酸溶液中，观察现象并解释原因。 稀稀H2SO4ZnCu现象：现象：解释：解释： Zn片上有气泡片上有气泡（H2），）， Zn片逐溶片逐溶解；解；Cu片无明显现片无明显现象。象。Zn + 2H+ = Zn2+ + H2实验二实验二 将铜片和锌片用导线连接插将铜片和锌片用导线连接插入稀硫酸

5、溶液中，观察现象并解释原因。入稀硫酸溶液中，观察现象并解释原因。 稀稀H2SO4ZnCu现象：现象：解释：解释： Zn片逐渐溶解但无气泡；片逐渐溶解但无气泡；Cu片上有气泡（片上有气泡（H2）；）；电电流计指针偏转流计指针偏转。？G 指针偏转，说明电路中有电流通指针偏转，说明电路中有电流通过，说明发生了电子定向移动。过，说明发生了电子定向移动。Zn 比比Cu活泼，用导线连在一起时，活泼，用导线连在一起时，Zn片片失去的电子（失去的电子（ Zn2e = Zn2+）变成）变成Zn2+进入溶液，电子经导线流向进入溶液，电子经导线流向Cu片，片， 溶液中溶液中的的H由于电场作用下移向由于电场作用下移向

6、Cu片得电子被还片得电子被还原成原成H2（2H+2e = H2 ）【分析与讨论】一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能2.2.原电池原电池（1）定义定义：将化学能直接转变成电能的装将化学能直接转变成电能的装置，称为置，称为原电池原电池 （电源）（2）规定规定：负极负极：正极正极：电子流出（或电流流进）电子流出（或电流流进）的一极的一极电子流进（或电流流出）电子流进（或电流流出）的一极的一极2.2.原电池原电池（3）电极反应：）电极反应：ZnCu电极材料原电池正负极电极反应式发生的反应Zn片Cu片总的离子反应方程式负极负极正极正极Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+2H2H+ +2e

7、+2e- -=H=H2 2氧化反应氧化反应还原反应还原反应Zn+2HZn+2H+ +=Zn=Zn2+2+H+H2 2（两个电极反应之和）（两个电极反应之和）二、化学能直接转化为电能二、化学能直接转化为电能一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能2.2.原电池原电池（4）原理：）原理：e-e-e- _外电路：外电路：内电路：内电路：阳离子阳离子正极正极阴离子阴离子负极负极负极负极正极正极e-这样整个电路构成了闭合回路，带电粒这样整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向移动产生电流子的定向移动产生电流一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能2.2.原电池原电池回忆思考：通过以上实验想想原电回忆思考：

8、通过以上实验想想原电池是由哪几部分组成的，构成原电池是由哪几部分组成的，构成原电池的条件又有哪些池的条件又有哪些组成组成：两电极、导线、电解质溶液以及容器两电极、导线、电解质溶液以及容器构成条件猜想构成条件猜想：电极有关电极有关-相同的电极材料相同的电极材料导线有关导线有关-切断导线切断导线电解质溶液有关电解质溶液有关-非电解质非电解质结论结论：v有两种活动性不同的金属作电极有两种活动性不同的金属作电极不可不可结论：v有两种活泼性不同的金属有两种活泼性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极（或一种是非金属导体）作电极其中其中较活泼的金属作负极较活泼的金属作负极较不活泼的金属、石墨等作正极较不活

9、泼的金属、石墨等作正极可以结论结论：两极相连形成闭合电路两极相连形成闭合电路不可结论：结论： 电极材料均浸入的是电解质溶液电极材料均浸入的是电解质溶液不可结论：一个自发进行的氧化还原反应一个自发进行的氧化还原反应 u不可原电池的构成条件原电池的构成条件1、物质间要能发生氧化还原反应。、物质间要能发生氧化还原反应。2、两个活泼性不同的金属（或非金属）作电、两个活泼性不同的金属（或非金属）作电极。（产生电势差）极。（产生电势差）3、电解质溶液。（作反应介质，提供离子移、电解质溶液。（作反应介质，提供离子移动）动）4、连接两电极导线，构成闭合回路。（引出、连接两电极导线，构成闭合回路。（引出电流）电

10、流）HClHClZn发生氧化还原反应。发生氧化还原反应。C两个活泼性不同的金属。两个活泼性不同的金属。有一个电解质溶液。有一个电解质溶液。有闭合的回路。有闭合的回路。判断原电池正、负极的方法判断原电池正、负极的方法1 1、由组成原电池的两极材料判断：、由组成原电池的两极材料判断：一般是活泼的金属为负极一般是活泼的金属为负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极2 2、根据电流方向或电子流动方向判断：、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；电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极电子流动方向是由负极流向正极。3 3、根据原电池两极发

11、生的变化来判断：、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，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。正极总是得电子发生还原反应。4、电极反应现象电极反应现象 不断溶解，质量减少为负极；有气体产生不断溶解，质量减少为负极；有气体产生,或质量增加或不变为正极或质量增加或不变为正极（6）原电池原理的应用）原电池原理的应用制作化学电源制作化学电源加快反应速率：加快反应速率： 例如，实验室制例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。以加快反应速率。判断金属活动性的强弱判断金

12、属活动性的强弱揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。 钢铁中含有碳，可与钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀池反应而使钢铁遭到腐蚀 AAAAAAZn CuFe C(石墨石墨) Zn CuZn ZnFe CuSi C(石墨石墨) 稀稀H2SO4 CuSO4 溶液溶液 稀稀H2SO4 稀稀H2SO4 A B C DZn CuA稀稀H2SO4 酒精酒精 稀稀H2SO4 E F G呵呵，原来是假牙作怪！呵呵，原来是假牙作怪！你能为她开一个你能为她开一个“药方药方”吗？吗？）负极负极（锌筒锌筒） ：Zn-2e-=Zn 2+

13、 锌锌-锰干电池锰干电池正极正极（石墨石墨） ：2NH4+2MnO2 + 2e=2NH3+Mn2O3 +H2OZn+2NH4+2MnO2= Zn2+2NH3+Mn2O3+H2O 锌锌-锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锌外壳变薄，最后内部的锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质泄露出来糊状电解质泄露出来，是，是电器腐蚀。电器腐蚀。 为了防止泄露，在外壳套上为了防止泄露，在外壳套上金属筒或塑料筒金属筒或塑料筒，制成防漏电池。制成防漏电池。 为了延长电池的寿命和为了延长电池的寿命和提高性能，将内部的提高性能，将内部的NH4Cl换成湿的换成湿的KOH，并在构造上，并在

14、构造上进行改进，制成进行改进，制成碱性锌锰电池碱性锌锰电池。2、充电电池、充电电池铅蓄电池结构铅蓄电池结构充电电池又称二次电池，它充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，反应，在充电时又逆向进行，使生成物恢复原状，如此充使生成物恢复原状，如此充放电可循环进行，至一定周放电可循环进行，至一定周期后终止。期后终止。汽车用蓄电池汽车用蓄电池（1）铅蓄电池）铅蓄电池铅蓄电池铅蓄电池负极负极Pb：正极正极PbO2：总反应总反应：Pb+ SO42- -2e- = PbSO4PbO2+4H+ + SO42- +2e- =PbSO4+2H2O（2）镍镉

15、碱性蓄电池）镍镉碱性蓄电池 P38（3）新一代可充电的绿色电池）新一代可充电的绿色电池锂离子电池锂离子电池特点：高能电池，电压高，质量轻，特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。贮存时间长等。用途：电脑、手表、心脏起搏器等。用途：电脑、手表、心脏起搏器等。 锂电池（有机溶剂电解液）锂电池（有机溶剂电解液）负极：负极：2Li-2e=2Li+正极：正极：I2+2e=2I总反应：总反应：2Li+I2=2LiI 跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。命长。 燃料

16、电池燃料电池负极负极H2： H2-2e- =2H+ 正极正极O2：O O2+2+2H2O +4e- =4OH- 总反应：总反应： O2+2H2 =2H2 O燃料电池是一种新型的化学电池燃料电池是一种新型的化学电池(例如：例如：H2和和O2的燃料电池，的燃料电池，CH4和和O2的燃料电池的燃料电池)两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体在电极两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体在电极 表面放电，表面放电，与其它电池区别：反应物不是储存在电池内与其它电池区别：反应物不是储存在电池内3、燃料电池、燃料电池氢氧燃料电池结构氢氧燃料电池结构氢氧燃料电池：氢氧燃料电池：负极：负极：2H24OH 4e 4H2O（氧（氧化反应）化反应）正极：正极：O2H2O4e4OH（还原反（还原反应）应）总反应