第二章第二节 化学能与电能.ppt

1、第二章第2节,化学能与电能,第一课时,一、能源,1、定义： 能源就是能提供能量的资源，包括化石燃料（煤、石油、天然气）、氢能、地热能、太阳能、风能、流水、潮汐以及柴草等,1)、不可再生能源： 经过亿万年形成的短期内无法恢复的能源,煤、石油、天然气,2)、可再生能源： 可持续再生，永远利用的能源,太阳能、风能、水能、地热能、海洋能和生物质能等,2、根据性质分类,一次能源：从自然界中直接取得的能源 如:煤,石油,天然气、流水、风能、太阳能等二次能源：经一次能源加工转移得到的能源 如电能、蒸汽、氢能、沼气、水煤气。,3、根据转换过程分类,下列属于一次能源的是： 属于二次能源的是： 属于新能源的是：

2、A、风能 B、电能 C、氢能 D、阳光 E、天然气,A D E,B C,A C D,新能源的特点 资源丰富，可以再生，没有污染或很少污染 例：太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能等,化学能,1、火力发电工作原理,热能,机械能,电能,二、化学能转化为电能,化石燃料,锌表面有气泡产生，铜表面无明显现象,1.反应中，哪种物质失电子，哪种物质得电子,用导线将锌表面的电子引出来,Zn +2H+ = Zn 2+ +H2,.什么方法可使Zn与H+分开，不让H+直接在Zn表面得电子？,演示探究,Cu起传导电子的作用。,Zn + 2H+ = Zn 2+ +H2,大量气泡从铜片逸出，锌片部分溶解,1.H+得到的

3、电子是Cu失去的吗？ Cu起什么作用？ 2. 你怎样才能知道导线中有电子通过？3.你认为这个过程能量是如何转化的？,可用电流表测电流及方向。,化学能直接转化为电能,现象：1.锌片表面有气泡，较慢，锌片不断溶解，铜片表面无现象。,2.当铜丝与锌片连接后:铜片表面有气泡放出，放出气泡的速率明显加快，锌片溶解。,【探究实验1】,2、原电池 1）概念:化学能转变为电能的装置,Zn-2e-=Zn2+,2H+2e- =H2,Zn+2H+=Zn2+H2,负极,正极,还原反应,氧化反应,2）原电池工作原理,Cu起传导电子的作用。,3）电子流向与电流方向： 电子流向：负极失电子， 负极导线正极， 在正极表面的氧

4、化剂得电子,电流方向：与带负电粒子移动方向相反， 与带正电粒子移动方向相同 外电路：正极导线负极 内电路：负极电解质溶液正极 （原电池内部电解质溶液只有离子的移动） 阳离子移向正极，阴离子移向负极,Cu起传导电子的作用。,第二章第2节,化学能与电能,第二课时,请你当医生,你知道什么原因吗？,形成条件一：要有活泼性不同的两个电极（或一种是能导电的非金属单质）,形成条件二：电极需放入电解质溶液中,形成条件三：必须形成闭合回路,本质条件：能自发进行氧化还原反应,（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质）作电极 （2）电极材料均插入电解质溶液中。 （3）两极相连形成闭合电路。 （4）内部条件：

5、能自发进行氧化还原反应,4）构成原电池的条件,分析下列装置说说能否形成原电池？能够成的指出正负极，电子移动方向，并说出反应类型,*,*, ,1、下列三个装置中，导线中的电子由左边一极流向右边一极的是（ ）,C,习题一,请分别判断下列装置是否能构成原电池，并说出理由。是原电池的指出正负极。,【思考与交流】,注：物质的氧化还原性与物质本身的性质有关，还与温度、介质有关。因此原电池电极的确定不仅与电极材料有关，还与电解质溶液有关,2Al + 2OH + 2H2O = 2AlO2 + 3H2,请分别判断下列装置是否能构成原电池，并说出理由。是原电池的指出正负极。,【思考与交流】,5）原电池的正负极的判

6、断方法,微观判断：根据电子、离子移动或电流方向,宏观判断： 根据电极材料 根据原电池电极发生的反应 根据电极反应现象： 减轻一极为负极 电极增重或有气泡冒出一极为正极,通常活泼性强的金属为负极 除Fe或Al与Cu及浓硝酸；Mg、Al与NaOH溶液外,负极失e-发生氧化反应，正极得e-发生还原反应,例：如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组（ ）,A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4 B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸 C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液 D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液,B,D,习题一,6）电极反应

7、方程式的书写,负极（锌片）：Zn2e-=Zn2+,正极（铜片）：Cu2+2e-=Cu,总反应: Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu,负极：较活泼金属（M）失电子 氧化反应：M-ne-=Mn+ 正极：氧化剂得电子 还原反应： Am+ + me- = A 正极+负极=总反应,一般书写步骤： 根据材料找准正负极,分析总反应离子方程式，找出氧化反应、 还原反应,第二章第2节,化学能与电能,第三课时,1）CuZn与CuCl2溶液 2）Cu石墨与FeCl3溶液 3）FeCu与浓硝酸 4） MgAl与NaOH溶液,随堂练习 写出下列原电池的电极反应、总反应,一般书写步骤： 根据材料找准正负极 分析

8、总反应方程式，找出氧化反应(负极)、还原反应（正极） 比较复杂的灵活运用：正极+负极=总反应,练习3:Cu、Fe作两极，浓硝酸作电解质溶液的原电池中： .Cu作_极, .Fe作_极 电极反应式是： 负极_ 正极_ 总反应式是：_,负,正,Cu-2e-=Cu2+,2NO3-+4H+2e-=2NO2+2H2O,Cu+4H+2NO3-=Cu2+2NO2+2H2O,负极：2Al+8OH- -6e- =2AlO2-+4H2O,Mg Al,A,NaOH溶液,总反应：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2,正极：6H2O+6e- =3H2+6OH-,1、根据材料找准电极并判断反应类型 2、根据两极

9、反应及介质判断生成物： 考虑后续反应，判断生成物 3、计算电子转移数 4、三守恒定律配平电极反应式 5、灵活运用总反应及各电极反应的关系,5）电极反应方程式的书写,1、 普通锌锰干电池,(一)干电池(一次电池),二、发展中的化学电源,负 极：_ 正 极：_ 电解质：_,Zn,NH4Cl,普通锌锰干电池缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液,碱性锌-锰干电池：,电解质：KOH,碳棒,(二）充电电池（二次电池，能够重复使用） 1、铅蓄电池： 正极：PbO2 负极：Pb 电解质溶液：硫酸溶液,电极反应：（PbSO4不溶于水） 负极： 正极：,Pb + SO42- - 2e- PbSO4,PbO2 +

10、 4H+ + SO42- + 2e-PbSO4 + 2H2O,PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O,放电 充电,缺点：,优点：,比能量低、笨重、废弃电池污染环境,可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉,例1、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500次以上。它以Cd为负极，NiO(OH)为正极，KOH为电解液。总反应方程式及负极的电极方程式分别为：,负极：Cd-2e-+2OH- = Cd(OH)2,正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O = 2Ni(OH)2+2OH-,Cd+2NiO(OH)+2H2O,Cd(OH)2+2N

11、i(OH)2,放电,充电,写出正极的电极方程式,判断下列电极方程式是否正确： 负极： 正极：,总方程式为：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S,3SOCl2+8e- = 6Cl-+SO32-+2S,例2、锂离子电池锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2) 是新一代可充电的绿色电池，质量最轻，无污染。,8Li-8e- = 8Li+,燃料电池：它是一种高效、环境友好的发电装置。能量转换率高。,（三）、燃料电池,Pt,Pt,燃料电池： 负极：燃料（还原剂） 正极：氧气（氧化剂） 电解质：酸、碱溶液等,如图，氢氧燃料电池，两个电极均由多孔碳制成则a极为_极,b极为_极,写出电极反应式:负极_

12、， 正极_。 总反应式:_,H2O,O2,正,2H24e+4OH- = 4H2O,O2+ 4e+ 2H2O = 4OH-,2H2+O22H2O,H2,负,负极： 2H2 - 4e- = 4H+,正极： O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O,若电解质改为稀硫酸， 则电极反应式,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O,2H2+4OH- 4e- = 4H2O,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,【知识拓展】,2H2 +O2 = 2H2O,固体燃料电池,2H2 - 4e- +2O2

13、= 2H2O,O2 + 4e-= 2O2,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O,1、实验室制取H2为什么要用粗锌(含有铜、 锡等)而不用纯锌呢？,2、如何解释生铁比纯铁更易生锈？,知识迁移,三、原电池原理的应用：, 加快氧化还原化学反应速率 在原电池中，氧化反应和还原反应分别在 两极进行，相互干扰小，使反应速率加快,三、原电池原理的应用：, 根据原电池反应现象比较金属活动性强弱,例2.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸或硫酸铜溶液中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连

14、时，b极上有红色的固体析出，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b d Db d c a,B,利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2，设计成原电池，画出原电池的示意图，并写出电极反应。,负极(Zn):(氧化反应） Zn-2e-=Zn2+ 正极(Pt或C):(还原反应） 2Fe3+2e-=2Fe2+,原电池的设计,三、原电池原理的应用：,思路：确定正负极材料和电解质溶液，正极通常用惰性电极Pt、石墨,利用反应Fe+2FeCl3=3FeCl2，设计成原电池，画出原电池的示意图，并写出电极反应。,练习：原电池的设计,注意：画出电解质溶

15、液并注明， 用导线连接两极并注明两极材料,Fe,例：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32.5g 锌片增加了32.5g 铜片上析出1g氢气 铜片上析出2g氢气 A、 和 B、 和 C、 和 D、 和,A,原电池的有关计算,三、原电池原理的应用：,CH4燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH 溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧 气。电极反应： 负极：CH4 + 10OH- - 8e-CO32- + 7H2O 正极：2O2 + 4H2O + 8e-8OH- 总反应：CH4 + 2O2 + 2KOHK2CO3 + 3H2O

16、,练习2:如图，甲烷燃料电池，两个电极均由多孔碳制成则a极为_极,b极为_极,写出电极反应式:负极_， 正极_。,H2O,O2,负极:,正极:,总反应式:,CH48e+2H2O = CO2+8H+,2O2+8e+8H+=4H2O,CH4+2O2CO2+2H2O,H2SO4,固体燃料电池,2H2 - 4e- +2O2= 2H2O,O2 + 4e-= 2O2,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O,例：银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2OZnH2O=2AgZn(OH)2，下列说法中不正确的是()

17、 A.原电池放电时，负极上发生反应的物质是Zn B.负极发生的反应是： Zn2OH2e=Zn(OH)2 C.工作时，负极区溶液c(OH)减小 D.溶液中OH向正极移动，K、H向负极移动,注：判断正、负极区域溶液的酸碱性变化和某些离子浓度的变化，要分析电极反应式；如果要判断电解质溶液的酸碱性变化、某些离子浓度的变化等，要分析电池的总反应。,D,例：普通锌锰干电池，其电极分别为碳棒(上面有帽)和锌(皮)，以糊状NH4Cl和ZnCl2作为电解质溶液(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应可简化为 Zn2e=Zn2， 2NH4+2e=2NH3H2(NH3与Zn2结合)，根据上面叙述判断下列说法正确的是(

18、) AZn为正极，碳为负极 B负极反应为2NH4+2e=2NH3H2 C工作时电子由碳极经外电路流向锌极 D长时间连续使用时，内装的糊状物可能流出腐蚀电器,答案D,1、下图是氢氧燃料电池构造示意图。关于该电池 说法不正确（ ）,A、 a极是负极 B、电子由b通过灯泡流向a C、氢氧燃料电池是环保电池 D、正极的电极反应是：O2 +4 H+ 4e- = 2H2O,B,随堂训练,2、某氢氧燃料电池的电解液是热的KOH溶液，在正极上氧气被还原，在负极上氢气被氧化，下列有关该电池的叙述止确的是（ ） A、负极反应式为：H2+2OH- -2e- =2H2O B、正极反应式为：O2 +4H+4e- =2H2O C、工作一段时间后，KOH溶液的浓度不变 D、电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极,A,3、可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是（ ） A、以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O22H2O4e4OH B、以NaOH溶液为电解液时，负极反应为： Al3OH3e-Al(OH)3 C、以NaOH溶液为电解液