高一化学必修2第二章第二节化学能与电能-新人教

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1,火力发电原理及过程火力发电原理及过程燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能一、化学能与电能的相互转化一、化学能与电能的相互转化水电水电17.6%17.6%其他其他1.2%1.2%20012001年我国发电总量构成图年我国发电总量构

2、成图火力火力81.2%火力发电仍将居首位火力发电仍将居首位什么是火力发电？什么是火力发电？火电站的工作原理如何火电站的工作原理如何? ? 化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电电能能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机火力发电的原理分析。火力发电的原理分析。2、火力发电的化学深层本质分析、火力发电的化学深层本质分析燃烧燃烧氧化还原反应氧化还原反应氧化剂与还原剂之间发生电子的转移氧化剂与还原剂之间发生电子的转移火力发电火力发电将化学能经一系列能量转化为电能将化学能经一系列能量转化为电能旧键断裂和新键形成、体系能量变化旧键断裂和新键形成、体系能量变化过程过程关键关键本质本质本质本质引起引起实验实验2-4

3、 原电池原理探究原电池原理探究步骤步骤讨论与交流讨论与交流1.将将Zn片插入稀片插入稀H2SO4Zn片和片和Cu片上现象有片上现象有何差别何差别?2.将将Cu片插入稀片插入稀H2SO43.Zn片和片和Cu片接触插入稀片接触插入稀H2SO4 (不接电流表不接电流表)Cu片上有何现象片上有何现象?推推测原因测原因.4.Zn片和片和Cu片用导线连接片用导线连接(中间中间接电流表接电流表)插入稀插入稀H2SO4(偏向偏向?)电流表指针有何变化电流表指针有何变化?说明了什么说明了什么?5.尝试用干电池判断实验尝试用干电池判断实验4中中的正负极的正负极说明你判断的方法说明你判断的方法?化学能电能化学能电能

4、 ？（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

5、。化学物质的选择。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。 Zn2+ + 负极负极 正极正极 - - Zn Cu电流表电流表SO42-H+H+e-IH2 实验现象实验现象 ：铜片上有气泡产生，锌片不断溶：铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，电流表的指针发生偏转。解，电流表的指针发生偏转。 实验结论实验结论 ：导线中有电流通过：导线中有电流通过 离子方程式离子方程式思考问题思考问题寻找答案寻找答案组内交流组内交流 列出想法列出想法 演示探究实验现象实验现象CuCu起传导电子的作用。起传导电子的作用。可用电流表测电流及方向。可用电流表测电流及方向。Zn + 2H+ =

6、 Zn 2+ +H2ZnCu大量气泡从铜大量气泡从铜片逸出，锌片片逸出，锌片部分溶解部分溶解1.H1.H+ +得到的电子是得到的电子是CuCu失去的吗？失去的吗？2.2.在这个过程中在这个过程中CuCu起什么作用？起什么作用？3.3.你怎样才能知道导线中有电子通过？你怎样才能知道导线中有电子通过？ 解释实验现象解释实验现象思考问题思考问题寻找答案寻找答案组内交流组内交流 列出想法列出想法演示探究实验现象实验现象化学能直接转化为电能化学能直接转化为电能1.1.电子从电子从ZnZn到到H H+ +经历了哪些途径？经历了哪些途径？2.2.你认为这个过程能量是如何转化的？你认为这个过程能量是如何转化的

7、？锌表面无气泡，锌表面无气泡，铜表面有气泡，铜表面有气泡，电流表发生偏转。电流表发生偏转。电子由电子由Zn 导线导线 铜片铜片 H+ 定向移动定向移动产生电流，故电流表的指针发生偏转产生电流，故电流表的指针发生偏转ZnCu定义：能把化学能转变为电能的装定义：能把化学能转变为电能的装 置，叫做原电池。置，叫做原电池。原电池的电极原电池的电极电极电极 电极材料电极材料反应类型反应类型 电子流动方电子流动方向向负极负极 还原性较强还原性较强的金属的金属氧化反应氧化反应 电子流出电子流出（流向正极）（流向正极）的一极的一极正极正极 还原性较弱还原性较弱的金属的金属还原反应还原反应 电子流入电子流入（来

8、自负极）（来自负极）的一极的一极构成原电池的条件构成原电池的条件有两种活动性不同的金属（或非金属单质）有两种活动性不同的金属（或非金属单质） 作电极作电极电极材料均插入电解质溶液中电极材料均插入电解质溶液中两极相连形成闭合电路两极相连形成闭合电路 原电池化学反应本质：原电池化学反应本质：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼 的金属（正极的金属（正极）判断原电池正、负极的方法判断原电池正、负极的方法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

9、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。根据原电池两极发生的变化来判断：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。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

10、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。原电池设计思路：原电池设计思路：释放能量的氧化还原反应（放热反应）释放能量的氧化还原反应（放热反应） 通常须两活性不同的电极通常须两活性不同的电极 电解质溶液电解质溶液 还原剂在负极失电子，发生氧化反还原剂在负极失电子，发生氧化反 应；氧应；氧 化剂在正极得电子化剂在正极得电子,发生还原

11、反应发生还原反应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电解原电池原电池“负极出电子，电子回正极负极出电子，电子回正极” 2、变化变化: 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向外线路提供电子电子原电池的负极；原电池的负极； 不活泼金属（或石墨）不活泼金属（或石墨）发生还原反应发生还原反应接受外线路提供的电子接受外线路提供的电子原电池的正极。原电池的正极。 小结：小结：原电池原电池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.必发生必发生失电子失电子的氧化的氧化反应反应必发生必发生得电子得电子的还原的还原反应反应 两种活泼

12、性不同的金属（或一种金属和两种活泼性不同的金属（或一种金属和 另一种非金属导体）构成电极。另一种非金属导体）构成电极。电解质溶液。电解质溶液。电极用导线相联构成闭合回路。电极用导线相联构成闭合回路。3、化学电池的组成、化学电池的组成:正极、负极、电解质溶液以及容器。正极、负极、电解质溶液以及容器。5,原电池化学反应本质：原电池化学反应本质： 较活泼的金属发生氧化反应，较活泼的金属发生氧化反应，电子电子从较活从较活泼的金属（泼的金属（负极负极）通过外电路流向通过外电路流向较不活泼的较不活泼的金属（金属（正极正极） 氧化还原反应氧化还原反应CH2SO4（不可以）（不可以）（不可以）（不可以）（可以

13、）（可以）（不可以）（不可以）例例2（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件二：电极需插进电解质溶液中；形成条件二：电极需插进电解质溶液中；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：必须形成闭合回路形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）（不可以）说说原电池是由几部分构成说说原电池是由几部分构成A AZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4A AZnZnC CH H2 2SOSO4 4A AZnZnCuCu酒精酒精ZnZnH H2 2SOSO4 4A ACuCuH H2 2SOSO4 4*试着说说原电池的构成条件是什么？试着

14、说说原电池的构成条件是什么？*A AZnZnZnZnH H2 2SOSO4 4A AZnZnFeFeH H2 2SOSO4 4A ACuCuCuCuH H2 2SOSO4 4A AZnZnCuCuHClHCl 实验探究实验探究A AZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4A AZnZnC CH H2 2SOSO4 4A AZnZnZnZnH H2 2SOSO4 4A AZnZnFeFeH H2 2SOSO4 4A ACuCuCuCuH H2 2SOSO4 4原电池原电池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偏转偏转两极材料不同两极材料不同有两种活泼性不同的金有两种活泼性不同

15、的金属（或非金属）作电极属（或非金属）作电极不偏转不偏转偏转偏转实验探究实验探究A AZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4A AZnZnCuCu酒精酒精A AZnZnCuCuHClHCl原电池原电池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溶液不同溶液不同电极材料均插入电极材料均插入电解质溶液中电解质溶液中偏转偏转电流表指针电流表指针- -组组偏转偏转区别区别结论结论不偏转不偏转容器不同容器不同两极相连形成闭合电路两极相连形成闭合电路实验探究实验探究A AZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4ZnZnH H2 2SOSO4 4A ACuCuH H2 2SOSO4 4练练

16、习习判断下列哪些装置构成了原电池？若判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式。负极名称，并写出电极反应式。( () )( () )( () )( () )( () ) ( () )( () )( () )负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：FeFe2e2e- -FeFe2+2+2H2H+ +2e+2e- -H H2 2Fe+2HFe+2H+ + FeFe2+2+H+H2 2或或 Fe+HFe+H2 2SOSO4 4FeSOFeSO4 4+H+H2 2BDBDD D4.4.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属某

17、金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是( )( )A.Mg B.Fe C.Al D.CuA.Mg B.Fe C.Al D.Cu5.5.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的电解质溶液的 PH( )PH( )A.A.不变不变 B B先变大后变小先变大后变小 C C逐渐变大逐渐变大 D.D.逐渐变小逐渐变小CABCD正极正极ZnCuCuFe负极负极CuZnZnZn电解质溶液电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl6,6,判断原电池正、负极的方法判断原电池正、负极的方法由组成原电池的两

18、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。根据原电池两极发生的变化来判断：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。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锂

19、电池锂电池 锂是密度最小的金属，用锂作为电锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。负极相比较，使用寿命大大延长。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：负极：Zn 2e- = Zn2+正极：正极：2NH4+ + 2e- = 2NH3+H2Zn + 2NH4+ = Zn2+2NH3+H2电池总反应式：电池总反应式：特点：特点：a：一次性电池，不可逆一次性电池，不可逆b：用用KOH代替代替NH4Cl能提高能提高 性能，延长寿命性能，

20、延长寿命2.2.充电电池充电电池 又称二次电池，能够重复使用至一定的周期。又称二次电池，能够重复使用至一定的周期。 铅蓄电池：最早使用的充电电池。铅蓄电池：最早使用的充电电池。 镍镉充电电池：它是一种体积少，具有残留性记忆的镍镉充电电池：它是一种体积少，具有残留性记忆的 充电电池，可重复使用充电电池，可重复使用500500次以上。次以上。铅蓄电池铅蓄电池汽车用蓄电池汽车用蓄电池锂离子电池锂离子电池锂离子电池：它是新一代可锂离子电池：它是新一代可充电的绿色电池，现已成为充电的绿色电池，现已成为笔记本电脑、移动电话、摄笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗电器的主流。像机等低功耗电器的主流。氢氧燃料

21、电池氢氧燃料电池3.3.燃料电池燃料电池新型燃料电池新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池界输入，同时将电极反应产物不断排出电池燃料电池燃料电池 新型电池中，电极的导电材料一般多新型电池中，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，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。正极是通入氧化剂的一方。 氢氧燃料电池，电解质溶液为氢氧燃料电池，电解质溶液为30%的氢的氢 氧化钾溶液氧化钾溶液. 正极：正极： O2

22、+ 4e + 2H2O = 4OH- 负极：负极： 2H2 4e + 4OH-= 4H2O总反应式：总反应式： 2H2+O2=2H2O特点：特点：高效高效,环境污染少环境污染少,外加设备供给氧化外加设备供给氧化剂剂4、镍铬电池、镍铬电池 特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用特点：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）空气电池空气电池KOH溶液溶液H2O2H2Oa b例例, ,19691969年美国年美国“阿波罗阿波罗1111号号”登月成功

23、。飞船上使用的氢登月成功。飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。在电极表面放电。a a是是 极，极， b b是是 极极负负正正 总反应式：总反应式：2H2 + O2 = 2H2O正极：正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-负极：负极：2H2 4e-4OH- =4H2O练习练习 1.废电池的污染引起人们的广泛重视，废电废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是池中对环境形成污染的

24、主要物质是( ) A锌锌 B汞汞 C石墨石墨 D二氧化锰二氧化锰 2.实验室中制取氢气，最好的方法是实验室中制取氢气，最好的方法是( ) A纯锌与稀硫酸反应纯锌与稀硫酸反应 B纯锌与浓硫酸反应纯锌与浓硫酸反应 C纯锌与稀盐酸反应纯锌与稀盐酸反应 D粗锌粗锌(含铜、银含铜、银)与稀硫酸反应与稀硫酸反应BD 3.某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，则该金属可能为成原电池时，锌为负极，则该金属可能为( ) A铝铝 B铜铜 C锡锡 D硅硅 4.已知空气已知空气-锌电池的电极反应为：锌电池的电极反应为： 锌片：锌片：Zn+20H-2e-=

25、ZnO+H20 石墨：石墨：02+2H20+4e-=40H- 根据此判断，锌片是根据此判断，锌片是( ) A负极，并被氧化负极，并被氧化 B负极，并被还原负极，并被还原 C正极，并被氧化正极，并被氧化 D正极，并被还原正极，并被还原AC 5.一个原电池的总反应的离子方程式是一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2+Cu，该反应的原电池的组，该反应的原电池的组成正确的是成正确的是( ) C 6.表明金属甲的活动性比金属乙的活动性强表明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的叙述正确的是的叙述正确的是( ) A在氧化还原反应中，甲失电子比乙失在氧化还原反应中，甲失电子比乙失电子多电子多 B

26、甲比乙同价态的阳离子的氧化性强甲比乙同价态的阳离子的氧化性强 C甲能与稀盐酸反应生成氢气而乙不能甲能与稀盐酸反应生成氢气而乙不能 D将甲与乙组成原电池时，甲为正极将甲与乙组成原电池时，甲为正极C 7. X，Y，Z都是金属，把都是金属，把X浸浸A Z的硝酸溶液中，的硝酸溶液中，X的表面有的表面有Z析出，析出，X与与Y组成原电池时，组成原电池时，Y为负极。为负极。X，Y，Z三种金属的活动性顺序为三种金属的活动性顺序为( ) AXYZ BXZY CYXZ DYZX 8.对于锌一铜一稀硫酸组成的原电池装置中，当对于锌一铜一稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有导线中有1 mol电子通过时，理论上的两极变化电子通过时，理论上的两极变化是是( ) 锌片溶解了锌片溶解了32.5 g锌片增重锌