高中化学必修2第二章第二节化学能与电能

1、能源的分类定义定义举例举例一次能源直接从自然界中取得的能源太阳能、风能、地热能、潮汐能、原煤、石油、天然气等二次能源由一次能源经过加工、转换得到的能源电能(水电、火电、核电)、蒸汽能、机械能等 化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机一、化学能与电能的相互转化一、化学能与电能的相互转化发电站将化学能转化为电能发电站将化学能转化为电能火力发电有哪些缺点火力发电有哪些缺点?讨论讨论存存在在缺缺点点排出大量温室气体排出大量温室气体可能导致酸雨可能导致酸雨能量转化效率低能量转化效率低煤炭是非可再生资源煤炭是非可再生资源 化学能化学能 电能电能？化学能电能化学能电能 ？

2、（看书（看书P35页第二、三段，回答问题）页第二、三段，回答问题）1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学、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。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、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。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、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。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，、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。化

3、学物质的选择。5、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。现象现象铜片铜片锌片锌片电流表电流表Zn片表面没有气泡产生，锌片片表面没有气泡产生，锌片溶解溶解有气泡产生有气泡产生电流表指针偏转电流表指针偏转结论：结论：有电流产生，装置中化学能转化为电能有电流产生，装置中化学能转化为电能 实验实验2-4 实验探究实验探究请将实验现象记录在课本请将实验现象记录在课本P38表中：表中：一、原电池一、原电池1 1、定义、定义: :把把化学能化学能转变为转变为电能电能的装置的装置. .原原 电电 池池 原原 理理AZnCuSO42H+H+（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还

4、原反应）Zn片：片： Zn 2e- = Zn2+Cu片：片：2H+2e- = H2 （铜片在这里起（铜片在这里起传导电子传导电子的作用）的作用）电极反应式：电极反应式：电极反应总式：电极反应总式： 2 2.Zn.ZnCuCuH H2 2SOSO4 4原电池的工作原理：原电池的工作原理：负极负极正极正极 外电路：外电路：电子由负极流向正极，电子由负极流向正极， 电流由正极流向负极电流由正极流向负极内电路：内电路：阴离子移向负极，阳离阴离子移向负极，阳离 子移向正极，电流由负子移向正极，电流由负 极流向正极极流向正极e电荷流向电流流向：电荷流向电流流向：负极负极正极正极学与问学与问P41“负极出电

5、子，电子回正极负极出电子，电子回正极”3 3、原电池化学反应本质：、原电池化学反应本质：氧化还原反应氧化还原反应负极：还原性相对较负极：还原性相对较强的材料强的材料正极：还原性相对较正极：还原性相对较弱的材料弱的材料活泼金属活泼金属发生氧化反应发生氧化反应向外线路提供电子向外线路提供电子原电池原电池的负极；不活泼金属（或石墨）的负极；不活泼金属（或石墨）发生还原反应发生还原反应接受接受外线路提供的电子外线路提供的电子原电池的正极。原电池的正极。 CH2SO4（不可以）（不可以）（可以）（可以）条件一：有条件一：有活泼性不同活泼性不同的两种金的两种金属或非金属属或非金属（可以）（可以）（不可以）

6、（不可以）形成条件二：电极需插进形成条件二：电极需插进电解质电解质溶液中；溶液中；实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件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三：必须形成形成条件三：必须形成闭合回路闭合回路（不可以）（不可以）A AZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4A AC CCuCuH H2 2SOSO4 4原电池原电池右图装置右图装置电流表指针电流表指针偏转偏转区别区别结论结论不偏转不偏转电极材料不同电极材料不同电池总反应应该是能电池总反应应该是能自发地自发地发生的氧发生的氧化还原反应化还原反应4. 4.构成原电池的条件构成原电池的条件1. 1.具有具有

7、活动性不同活动性不同的两个电极的两个电极( (金属与金属金属与金属或金属与能导电的非金属或金属与能导电的非金属) )；2. 2.两电极均插入两电极均插入电解质溶液电解质溶液中；中；3. 3.电解质溶液、电极、导线电解质溶液、电极、导线形成闭合回路形成闭合回路；4. 4.本质条件：能发生本质条件：能发生自发的氧化还原反应自发的氧化还原反应；练练习习判断下列哪些装置构成了原电池？若不判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由是，请说明理由. .( () )( () )( () )( () )( () )5、原电池电极名称的确定方法、原电池电极名称的确定方法根据电极材料的性质确定。根据电极材料

8、的性质确定。通常是活泼金属是负极，不活泼金属、碳棒、通常是活泼金属是负极，不活泼金属、碳棒、化合物是正极。化合物是正极。根据电极反应特点确定。根据电极反应特点确定。失电子的反应失电子的反应氧化反应氧化反应负极负极得电子的反应得电子的反应还原反应还原反应正极正极例：银锌电池是广泛用作各种电子仪器的电源，它的例：银锌电池是广泛用作各种电子仪器的电源，它的反应可表示为：反应可表示为：Ag2O+Zn+H2O 2Ag+2Zn(OH)2请请判断此电池中，负极上发生反应的物质是（判断此电池中，负极上发生反应的物质是（ ）A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnD根据电子或电流流动方向（外电路）：

9、根据电子或电流流动方向（外电路）：电子从负极流出电子从负极流出 沿导线沿导线 流入正极流入正极电流从正极流出电流从正极流出 沿导线沿导线 流入负极流入负极ee、根据离子的定向移动（内电路）、根据离子的定向移动（内电路）阳离子向正极移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阴离子向负极移动根据离子方程式判断根据离子方程式判断Fe+2H+=Fe2+H2（负极）（在正极）6.如何书写电极反应方程式如何书写电极反应方程式负极（锌片）：负极（锌片）： Zn 2e - = Zn 2+负极（锌片）：负极（锌片）： Zn 2e - = Zn 2+正极（正极（C）：）： 2H+2e - = H2 正极（铜片）：正极（

10、铜片）： Cu2+ + 2e - = Cu 总反应总反应: Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2 总反应总反应: Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 电极反应方程式的书写方法电极反应方程式的书写方法负极：负极：较活泼金属（较活泼金属（a） 电极反应：电极反应：a-ne-=an+ (氧化反应氧化反应)正极：正极：较不活泼金属或非金属（较不活泼金属或非金属（b） 电极反应：电极反应： Cm+ + me- = C(还原反应还原反应) H2SO4 (aq) CuSO4 (aq) ZnCu负极负极( ): .正极正极( ): .总反应式总反应式: .负极负极( ): .正极正极( ):

11、.总反应式总反应式: .例：例：请在图上标出电子的流动方向和电流方向请在图上标出电子的流动方向和电流方向,并判断正负极，写出电极反应式和总反应式并判断正负极，写出电极反应式和总反应式. AgFeZn Zn2e - = Zn2+ Cu Cu2+ +2e - = Cu Zn+Cu2+ = Zn2 + CuFe Fe2e - = Fe 2+ Ag 2H+2e - = H2 Fe+2H+ = Fe 2+ +H2 Ie-e-I练练习习2 2下列装置哪些可以形成原电池下列装置哪些可以形成原电池? ? 形成原电池形成原电池的写出电极反应式的写出电极反应式, ,并指出电子流动方向。并指出电子流动方向。 请结合

12、组成原电池的条件，将氧化还原反应：请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe + CuFe + Cu2+2+ = Cu + Fe = Cu + Fe2+2+设计成一个原电池。设计成一个原电池。1、电解液：、电解液： 。2、电极材、电极材料：料： 正极正极 ，负极，负极 。3、电极反应式电极反应式 ：负极负极: .正极正极: . 1 1、电解液：、电解液： 硫酸铜、氯化铜、硝硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液酸铜等可溶性铜盐溶液 2 2、电极材料：、电极材料： 负极：铁，负极：铁， 正极：铜、石墨或比正极：铜、石墨或比铁不活泼的其他金属铁不活泼的其他金属 拓拓 展：展： Fe 2e - =

13、 Fe 2+ Cu2+ +2e - = Cu 小小 结结 由化学方程式书写电极反应式：由化学方程式书写电极反应式：找出发生氧化反应和还原反应的物质，找出发生氧化反应和还原反应的物质，确定正负极反应的物质；确定正负极反应的物质；利用电荷守恒分别写出电极反应式；利用电荷守恒分别写出电极反应式；验证：两电极反应式相加所得式子和验证：两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。原化学方程式相同，则书写正确。 思思 考考 题题请根据反应请根据反应 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+设计原电池，你有哪些可行方案设计原电池，你有哪些可行方案?Fe-Cu FeCl3Fe-C Fe(NO3)3

14、Fe-Ag Fe(SO4)3化学能与电能的相互转化化学能与电能的相互转化电能电能化学能化学能原电池原电池电解池电解池锌片插入稀硫酸中，被锌片插入稀硫酸中，被腐蚀。（化学腐蚀）腐蚀。（化学腐蚀）锌片在锌锌片在锌,铜（稀硫酸）原铜（稀硫酸）原电池中作为负极，也被腐电池中作为负极，也被腐蚀。（电化学腐蚀）蚀。（电化学腐蚀）哪个更快？哪个更快？原电池的负极原电池的负极被腐蚀得更快。被腐蚀得更快。分析锌分析锌,铁（稀硫酸）原铁（稀硫酸）原电池中的电极反应。电池中的电极反应。你感受到作为正极，铁你感受到作为正极，铁被保护了吗？被保护了吗？原电池的金属原电池的金属正极被保护。正极被保护。原原电池原理的应用电

15、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 防止钢铁腐蚀：防止钢铁腐蚀：在钢铁的表面焊接比在钢铁的表面焊接比Fe更活泼的金属（如更活泼的金属（如Zn），组成原电池后，），组成原电池后

16、，使使Fe成为原电池的正极而得到保护。成为原电池的正极而得到保护。钢铁的钢铁的析氢析氢腐蚀：负极：腐蚀：负极：Fe 2e- = Fe2+ 正极：正极：2H+ + 2e- = H2钢铁的钢铁的吸氧吸氧腐蚀：腐蚀： 负极：负极：2Fe 4e- = 2Fe2+ 正极：正极：2H2O + O2 + 4e- = 4OH-练练习习 3、 把把a、b、c、d四块金属片浸入稀四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若若a、b相连时，相连时，a为负极；为负极；c、d相连时，相连时，电流由电流由d到到c；a、c相连时，相连时，c极上产生大极上产生大量气泡，量气泡，b、d

17、相连时，相连时，b上有大量气泡产上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为：的为：( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B二、发展中的化学电源二、发展中的化学电源干电池碱性电池蓄电池锂离子电池燃料电池负极：负极：Zn 2e- - = Zn2+其他干电池：其他干电池： 碱性锌碱性锌- -锰干电池、锰干电池、银银- -锌纽扣电池等锌纽扣电池等优点：优点：携带方便携带方便缺点：缺点：电量小，污染大电量小，污染大干电池（负极）（负极）（正极）（正极）锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌- -锰干电池的结

18、构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等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总反应：总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H+2SO42- -=2PbSO4+2H2O负极：负极：Pb- -2e- -+SO42- -=PbSO4正极：正极：PbO2+2e- -+4H+SO42- -=PbSO4+2H2O其他蓄电池：其他蓄电池：镍镍- -镉蓄电池、银镉蓄电池、银- -锌蓄电池等锌蓄电池等优点：优点：可反复使用可反复使用 缺点：缺点：污染大污染大2、铅蓄电池、铅蓄电池4、镉镍电池、镉镍电池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2