化学能与电能第一课时全解课件

第二节化学能与电能第一课时11/16/20221第二节化学能与电能第一课时11/9/20221探究·分析火力发电利与弊分析。要素：(1)电力在当今社会的应用和作用。(2)我国目前和未来发电总量构成。(3)火力发电的原理分析。（4）火力发电对环境的污染。(5)燃烧的氧化还原反应本质。11/16/20222探究·分析火力发电利与弊分析。11/9/202222001年我国发电量构成图

资料：若用火力发电每年可向空气中排放二氧化碳1亿吨，二氧化硫200万吨，一氧化碳1万吨，氮氧化合物37万吨，工业废渣约1200万吨以上。11/16/202232001年我国发电量构成图资料：若用火力发电每年可向空气中火力发电厂工作原理

火力发电厂能量转化：化学能→热能→机械能→电能。11/16/20224火力发电厂工作原理火力发电厂能量转化：11/9/20224问题：燃烧反应是否是氧化还原反应？氧化还原反应的本质又是什么？氧化剂与还原剂之间发生电子转移，引起化学键的重新结合，伴随体系能量的变化。思考：能否将化学能直接转化为电能？[提问]大家看到了什么现象？动动手做实验11/16/20225问题：燃烧反应是否是氧化还原反应？氧化还原反应的本质又⑴,将Zn片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？⑵,将Cu片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？演示探究11/16/20226⑴,将Zn片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？⑵,⑷，若将Zn片,Cu片用一导线连接再浸在H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？⑶，将一Zn片,Cu片平行插入H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？11/16/20227⑷，若将Zn片,Cu片用一导线连接再浸在H2SO4溶液中，有⑸，导线间接一电流计有何现象产生？为什么？⑹，用一干电池连接电流计验证电子流向，确定Zn片,Cu片的正负极是怎样的？11/16/20228⑸，导线间接一电流计有何现象产生？为什么？⑹，用一干电池连接的化学能转化为装置就叫原电池。把电能原电池、锌片：Zn－2e－＝Zn2+（氧化反应）铜片：2H++2e－＝H2↑（还原反应）电子由锌片经导线流向铜片练习：写出③④中锌片和铜片上变化的离子方程式、反应类型及电子流向。11/16/20229的化学能转化为装置就叫原电池。把电能原电池、练习：写出③④中原电池的工作原理是什么？11/16/202210原电池的工作原理是什么？11/9/202210氧化反应Zn-2e-=Zn2+

铜锌原电池电解质溶液失e,沿导线传递，有电流产生还原反应2H++2e-=H2↑阴离子阳离子总反应：负极正极2H++2e-=H2↑Zn－2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）11/16/202211氧化反应Zn-2e-=Zn2+铜锌原电池电解质溶液失e,沿ZnFeCCuCZnFeZn稀H2SO4稀H2SO4稀H2SO4乙醇GGGG

按下列要求进行实验，观察现象解释原因。探究实验11/16/202212ZnFeCCuCZnFeZn稀H2SO4稀H2SO4稀HZnZnZnFe稀H2SO4稀H2SO4GG若两个电极分别插在两个西红柿上呢？11/16/202213ZnZnZnFe稀H2SO4稀H2SO4GG若两2、构成原电池的条件是什么？（3）两电极都插入电解质溶液（酸、碱、盐）中构成闭合回路。（4）在电极表面发生有电子转移的反应，即氧化还原反应。（1）有活泼性不同的两种金属或者一种金属与一种非金属导体（如石墨）做电极，(2)两电极用导线连接或直接接触。11/16/2022142、构成原电池的条件是什么？（3）两电极都插入电解质溶液（酸明确①、②、正负两极上进出电子总数相等，椐此电子守恒原理可进行两极上物质变化的计算。③、利用原电池原理可制作各种电池，如干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池…。原电池的工作原理是将氧化、还原两反应分割在正负两极同时不同地进行，电子从负极定向流入正极，从而产生了电流。11/16/202215明确①、②、正负两极上进出电子总数相等，椐此电子守恒原理练习⒈判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(∨)2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑11/16/202216练习⒈判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是⑤④(∨)(∨)负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO411/16/202217⑤④(∨)(∨)负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn⑦⑥(×)(∨)负极：正极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu11/16/202218⑦⑥(×)(∨)负极：正极：总反应：Zn－2e-＝Zn2⑧⑨(×)(∨)负极：正极：总反应：Fe－2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑或Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑11/16/202219⑧⑨(×)(∨)负极：正极：总反应：Fe－2e-＝Fe2+22.如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是(D)A.铁圈和银圈左右摇摆不定；B.保持平衡状态；C.铁圈向下倾斜；D.银圈向下倾斜；11/16/2022202.如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的思考什么类型的化学反应可设计成原电池？理论上讲，常温下可自发进行的氧化还原反应都能设计成原电池。11/16/202221思考什么类型的化学反应可设计成原电池？普通锌锰电池碱性电池

镍镉电池小型高性能燃料电池

锂离子电池镍氢电池

发展中的化学电源11/16/202222普通锌锰电池碱性电池镍小型高性能燃料电池锂离子电池镍氢干电池上图是锌－锰干电池11/16/202223干电池上图是锌－锰干电池11/9/202酸性干电池负极：Zn–2e-=Zn2+（负极）（正极）正极：2NH4++2e-=2NH3+H2总反应：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2其他干电池：碱性锌-锰干电池、银-锌纽扣电池等优点：携带方便缺点：电量小，污染大锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2和

H2O等11/16/202224酸性干电池负极：Zn–2e-=Zn2+（负极）（正极随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。

体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。11/16/202225随着用电器朝着体积小、性能好2、蓄电池（1）铅蓄电池正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中。写出电极反应式。11/16/2022262、蓄电池（1）铅蓄电池正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极铅蓄电池11/16/202227铅蓄电池11/9/202227铅蓄电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O其他蓄电池：镍-镉蓄电池、银-锌蓄电池等优点：可反复使用

缺点：污染大11/16/202228铅总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2镉镍电池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2

放电充电负极材料：Cd，正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液。反应式如下：11/16/202229镉镍电池NiO2+Cd+2H2O银锌电池正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。反应式为：2Ag+Zn(OH)2

Zn+Ag2O+H2O

充电放电1970-1975,开发了先进的银锌、镍镉电池技术。1975-1983,为美国海军生产潜水艇用银锌电池。1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。1998-1992,为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。11/16/202230银锌电池正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质锂电池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负极相比较，使用寿命大大延长。11/16/202231锂电池锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极氢氧燃料电池11/16/202232氢氧燃料电池11/9/202232氢氧燃料电池航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、环境友好等优点。用Pt做电极，KOH溶液等做电解液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电池。11/16/202233氢氧燃料电池航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、环境Pt电极H2O2KOH11/16/202234Pt电极H2O2KOH11/9/202234燃料电池把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。2H2+O2===2H2O点燃常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝-空气燃料电池、熔融盐燃料电池等优点：效率高、无污染，装置可持续使用多孔性金属电极，具有催化性能电解液可以是中性、酸性、碱性溶液。11/16/202235燃料电池把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转锂电池干电池叠层电池纽扣电池各类电池11/16/202236锂电池干电池叠层电池纽扣电池各类电池11/9/202236减少污染节约资源11/16/202237减少污染11/9/202237第二节化学能与电能第一课时11/16/202238第二节化学能与电能第一课时11/9/20221探究·分析火力发电利与弊分析。要素：(1)电力在当今社会的应用和作用。(2)我国目前和未来发电总量构成。(3)火力发电的原理分析。（4）火力发电对环境的污染。(5)燃烧的氧化还原反应本质。11/16/202239探究·分析火力发电利与弊分析。11/9/202222001年我国发电量构成图

资料：若用火力发电每年可向空气中排放二氧化碳1亿吨，二氧化硫200万吨，一氧化碳1万吨，氮氧化合物37万吨，工业废渣约1200万吨以上。11/16/2022402001年我国发电量构成图资料：若用火力发电每年可向空气中火力发电厂工作原理

火力发电厂能量转化：化学能→热能→机械能→电能。11/16/202241火力发电厂工作原理火力发电厂能量转化：11/9/20224问题：燃烧反应是否是氧化还原反应？氧化还原反应的本质又是什么？氧化剂与还原剂之间发生电子转移，引起化学键的重新结合，伴随体系能量的变化。思考：能否将化学能直接转化为电能？[提问]大家看到了什么现象？动动手做实验11/16/202242问题：燃烧反应是否是氧化还原反应？氧化还原反应的本质又⑴,将Zn片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？⑵,将Cu片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？演示探究11/16/202243⑴,将Zn片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？⑵,⑷，若将Zn片,Cu片用一导线连接再浸在H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？⑶，将一Zn片,Cu片平行插入H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？11/16/202244⑷，若将Zn片,Cu片用一导线连接再浸在H2SO4溶液中，有⑸，导线间接一电流计有何现象产生？为什么？⑹，用一干电池连接电流计验证电子流向，确定Zn片,Cu片的正负极是怎样的？11/16/202245⑸，导线间接一电流计有何现象产生？为什么？⑹，用一干电池连接的化学能转化为装置就叫原电池。把电能原电池、锌片：Zn－2e－＝Zn2+（氧化反应）铜片：2H++2e－＝H2↑（还原反应）电子由锌片经导线流向铜片练习：写出③④中锌片和铜片上变化的离子方程式、反应类型及电子流向。11/16/202246的化学能转化为装置就叫原电池。把电能原电池、练习：写出③④中原电池的工作原理是什么？11/16/202247原电池的工作原理是什么？11/9/202210氧化反应Zn-2e-=Zn2+

铜锌原电池电解质溶液失e,沿导线传递，有电流产生还原反应2H++2e-=H2↑阴离子阳离子总反应：负极正极2H++2e-=H2↑Zn－2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）11/16/202248氧化反应Zn-2e-=Zn2+铜锌原电池电解质溶液失e,沿ZnFeCCuCZnFeZn稀H2SO4稀H2SO4稀H2SO4乙醇GGGG

按下列要求进行实验，观察现象解释原因。探究实验11/16/202249ZnFeCCuCZnFeZn稀H2SO4稀H2SO4稀HZnZnZnFe稀H2SO4稀H2SO4GG若两个电极分别插在两个西红柿上呢？11/16/202250ZnZnZnFe稀H2SO4稀H2SO4GG若两2、构成原电池的条件是什么？（3）两电极都插入电解质溶液（酸、碱、盐）中构成闭合回路。（4）在电极表面发生有电子转移的反应，即氧化还原反应。（1）有活泼性不同的两种金属或者一种金属与一种非金属导体（如石墨）做电极，(2)两电极用导线连接或直接接触。11/16/2022512、构成原电池的条件是什么？（3）两电极都插入电解质溶液（酸明确①、②、正负两极上进出电子总数相等，椐此电子守恒原理可进行两极上物质变化的计算。③、利用原电池原理可制作各种电池，如干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池…。原电池的工作原理是将氧化、还原两反应分割在正负两极同时不同地进行，电子从负极定向流入正极，从而产生了电流。11/16/202252明确①、②、正负两极上进出电子总数相等，椐此电子守恒原理练习⒈判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(∨)2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑11/16/202253练习⒈判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是⑤④(∨)(∨)负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO411/16/202254⑤④(∨)(∨)负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn⑦⑥(×)(∨)负极：正极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu11/16/202255⑦⑥(×)(∨)负极：正极：总反应：Zn－2e-＝Zn2⑧⑨(×)(∨)负极：正极：总反应：Fe－2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑或Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑11/16/202256⑧⑨(×)(∨)负极：正极：总反应：Fe－2e-＝Fe2+22.如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是(D)A.铁圈和银圈左右摇摆不定；B.保持平衡状态；C.铁圈向下倾斜；D.银圈向下倾斜；11/16/2022572.如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的思考什么类型的化学反应可设计成原电池？理论上讲，常温下可自发进行的氧化还原反应都能设计成原电池。11/16/202258思考什么类型的化学反应可设计成原电池？普通锌锰电池碱性电池

镍镉电池小型高性能燃料电池

锂离子电池镍氢电池

发展中的化学电源11/16/202259普通锌锰电池碱性电池镍小型高性能燃料电池锂离子电池镍氢干电池上图是锌－锰干电池11/16/202260干电池上图是锌－锰干电池11/9/202酸性干电池负极：Zn–2e-=Zn2+（负极）（正极）正极：2NH4++2e-=2NH3+H2总反应：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2其他干电池：碱性锌-锰干电池、银-锌纽扣电池等优点：携带方便缺点：电量小，污染大锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2和

H2O等11/16/202261酸性干电池负极：Zn–2e-=Zn2+（负极）（正极随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。

体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。11/16/202262随着用电器朝着体积小、性能好2、蓄电池（1）铅蓄电池正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中。写出电极反应式。11/16/2022632、蓄电池（1）铅蓄电池正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极铅蓄电池11/16/202264铅蓄电池11/9/202227铅蓄电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O其他蓄电池：镍-镉蓄电池、银-锌蓄电池等优点：可反复使用

缺点：污染大11/16/202265铅总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2镉镍