化学能与电能和优秀课件.ppt

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1、化学能与电能和第1页，本讲稿共45页一次能源一次能源：直接从自然界取得的能源；：直接从自然界取得的能源；二次能源二次能源：一次能源经过加工、转换得到的能源。：一次能源经过加工、转换得到的能源。如：流水、风力、原煤、石油、天然气等。如：流水、风力、原煤、石油、天然气等。如：蒸汽、电力等。如：蒸汽、电力等。是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，染最小的一种二次能源，又称又称 。电能电力现代社会中使用最为普遍的能源？现代社会中使用最为普遍的能源？电能电能又称电力又称电力。电力是怎样产生的？。电力是怎样产生的？常常 识识第2页，本讲稿共45页

2、第3页，本讲稿共45页火电站火电站你从下图中能看出来这是什么单位吗？你从下图中能看出来这是什么单位吗？火电站是怎样发电的？火电站是怎样发电的？第4页，本讲稿共45页火电站工作原理火电站工作原理第5页，本讲稿共45页一、化学能与电能的相互转化一、化学能与电能的相互转化 化学能化学能（燃料）（燃料）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（蒸汽轮机）（蒸汽轮机）（2）存在的问题：）存在的问题：经多次转换，能量损耗大，燃料的利经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低；用率低；环境污染环境污染严重。严重。（1）能量转换：）能量转换：1、火力发电、火力发电第6页，本讲稿共45页一、化学能与

3、电能的相互转化一、化学能与电能的相互转化 化学能化学能（燃料）（燃料）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（蒸汽轮机）（蒸汽轮机）（1）能量转换：）能量转换：1、火力发电、火力发电氧化还原反应氧化还原反应有电子转移有电子转移带电微粒定带电微粒定向移动向移动特殊的装置特殊的装置第7页，本讲稿共45页？3 3、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电、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。子从氧化剂区域流向还原剂区域。思考思考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

4、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、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。反应在两个不同区域进行。直接直接化学能电能的化学能电能的装置应具备什么特征装置应具备什么特征4、据上述三点考虑使用的仪器和组装问题。、据上述三点考虑使用的仪器和组装问题。第8页，本讲稿共45页【实验【实验2-42-4】(1)分别把锌片和铜片插入到稀分别把锌片和铜片插入到稀H2SO4中中,观察现象。观察现象。原原 理导析理导析 锌片表面有气泡锌片表面有气泡 铜片表面无气泡；铜片表面无气泡；Zn+2H+=Zn2+H2第9页，本讲稿共45页【实验【实验2-42-4

5、】（2）再用导线把锌片和铜片连接起来，）再用导线把锌片和铜片连接起来，观察铜片上有无气泡产生？观察铜片上有无气泡产生？原原 电电 池池 原原 理理（3）在导线中间接入一个电流表，）在导线中间接入一个电流表，观察电流表的指针是否偏转观察电流表的指针是否偏转?A第10页，本讲稿共45页化学能电能化学能电能？（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，化学能、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。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应在两、把氧化剂和还原剂

6、分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。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氧、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。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，化、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。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。【实验【实验2-4】(3)第11页，本讲稿共45页实验2-4现现 象象铜片铜片锌片锌片电流表电流表连通导线前，连通导线前，锌片表面有气泡，铜片表面无气泡；锌片表面有气泡，铜片表面无气泡；连通导线后，电流表的指

7、针发生偏转，有电流通过。这种将化学能转变为电能的装置叫做这种将化学能转变为电能的装置叫做 。原电池原电池连通导线后铜的表面有气泡产生。连通导线后铜的表面有气泡产生。第12页，本讲稿共45页负极（锌片）：负极（锌片）：Zn-2e-=Zn2+氧化反应正极（铜片）：2H+2e-=H2还原反应 失去电子失去电子（电子流出）的电极为（电子流出）的电极为 电极反应方程式为：负极正极思考思考：原电池有正极和负极，据电子流向区分：原电池有正极和负极，据电子流向区分：总反应：Zn+2H+=Zn2+H2 电子由电子由 极流向极流向 极；极；电流由电流由 极流向极流向 极。极。负正极正负 极得到电子得到电子（电子流

8、入）的电极为（电子流入）的电极为 第13页，本讲稿共45页 原电池的电极判断方法原电池的电极判断方法电极电极名称名称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 正极正极 较活泼金属较活泼金属较不活泼金属较不活泼金属（或非金属）（或非金属）氧化反应氧化反应还原反应还原反应电子电子流出流出的的一极一极电子电子流入流入的一极的一极第14页，本讲稿共45页CH2SO4（不可以）（不可以）（不可以）（不可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）（不可以）（不可以）第15页，本讲稿共45页实验探究:CuZn与一个西红柿与一个西红柿(或一个苹果或一个苹果)进行实验进行实验.CuZn与两

9、个西红柿进行实验与两个西红柿进行实验.CuZn与橙汁进行实验与橙汁进行实验.（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）第16页，本讲稿共45页总结总结: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）作电极作电极电解质溶液电解质溶液两极相连形成闭合电路两极相连形成闭合电路有自发进行的氧化还原反应有自发进行的氧化还原反应第17页，本讲稿共45页一、化学能与电能的相互转化一、化学能与电能的相互转化 1、火力发电、火力发电化学能化学能（燃料）（燃料）热热能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（蒸汽轮机）（蒸汽轮机）本

10、课小结本课小结2、原电池、原电池（1）概念概念: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电池原电池第18页，本讲稿共45页（2 2）原电池的构成条件）原电池的构成条件 活泼性不同的两种金属（或一种金属和另一种非活泼性不同的两种金属（或一种金属和另一种非金属导体）做两个电极。金属导体）做两个电极。电解质溶液。电解质溶液。构成构成闭合闭合回路（电极用导线连接，插入到电解质回路（电极用导线连接，插入到电解质溶液中）。溶液中）。是自发进行的氧化还原反应是自发进行的氧化还原反应本课小结本课小结（3 3）原电池两极的确定）原电池两极的确定 （4 4 4 4）原电池的工作原理（）原电池的工作原理（

11、）原电池的工作原理（）原电池的工作原理（负极发生氧化反应；正负极发生氧化反应；正极发生还原反应）极发生还原反应）第19页，本讲稿共45页其它几种发电装置其它几种发电装置第20页，本讲稿共45页练练习习判断下列装置哪些构成了原电池？若不是，判断下列装置哪些构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式。写出电极反应式。()()()2H2H2H2H+2e+2e+2e+2e-H HH H2 2 2 2负极：负极：负极：负极：总反应：总反应：总反应：总反应：正极正极正极正极：ZnZnZnZn2e2e2e2e-ZnZnZnZn2+2+2+

12、2+Zn+2HZn+2HZn+2HZn+2H+ZnZnZnZn2+2+2+2+H+H+H+H2 2 2 2第21页，本讲稿共45页()()负极负极负极负极：正极正极正极正极：总总总总反应反应反应反应：正极：正极：正极：正极：负极负极负极负极：总反应：总反应：总反应：总反应：ZnZnZnZn2e2e2e2e-ZnZnZnZn2+2+2+2+2H2H2H2H+2e+2e+2e+2e-H HH H2 2 2 2Zn+2HZn+2HZn+2HZn+2H+ZnZnZnZn2+2+2+2+H+H+H+H2 2 2 2FeFeFeFe2e2e2e2e-FeFeFeFe2+2+2+2+CuCuCuCu2+2+

13、2+2+2e+2e+2e+2e-CuCuCuCuFe+CuFe+CuFe+CuFe+Cu2+2+2+2+FeFeFeFe2+2+2+2+Cu+Cu+Cu+Cu或或 Fe+CuSOFe+CuSOFe+CuSOFe+CuSO4 4 4 4Cu+FeSOCu+FeSOCu+FeSOCu+FeSO4 4 4 4第22页，本讲稿共45页 3 3、把、把a a、b b、c c、d d四种金属片浸泡在稀四种金属片浸泡在稀H H2 2SOSO4 4 中用导线两两相连可以组成各种中用导线两两相连可以组成各种 原电池，若原电池，若a a、b b相连时相连时a a为负极；为负极；c c、d d相相 连时，连时，c

14、c为负极，为负极，a a、c c相连时，相连时，a a为正极，为正极，b b、d d相连时，相连时，b b为负极，则这四种金属为负极，则这四种金属 的活动性顺序为（的活动性顺序为（）A A、a ab bc cd Bd B、a ac cb bd d C C、b bd dc ca Da D、c ca ab bd dD D第23页，本讲稿共45页4.4.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原某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.CuBD5.5.由铜锌和稀

15、硫酸组成的原电池工作时，电解质由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的溶液的 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C第24页，本讲稿共45页原电池原电池“负极出电子，电子回正极负极出电子，电子回正极”必发生失必发生失电子的氧电子的氧化反应化反应必发生得必发生得电子的还电子的还原反应原反应3.电极反应及电子流向电极反应及电子流向第25页，本讲稿共45页二、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第26页，本讲稿共45页1、干电池结构及干电池结构及电极反应原理电极反应原理第27页，

16、本讲稿共45页最早使用的化学电池是 ，也是最普通的干电池，是一种 ，不可逆。锌锰电池一次性电池锌锰电池的负极是锌筒，正极是碳棒，电解质溶液是MnO2和NH4Cl糊状物（酸性，锌筒易腐蚀）。将NH4Cl换成KOH，可制成碱性电池。延长电池寿命，提高性能。看过即答看过即答 看谁记得准看谁记得准第28页，本讲稿共45页 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2、充电电池第29页，本讲稿共45页第30页，

17、本讲稿共45页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：它是新一代可充电锂离子电池：它是新一代可充电的绿色电池，现已成为笔记本电的绿色电池，现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗脑、移动电话、摄像机等低功耗电器的主流。电器的主流。第31页，本讲稿共45页2、充电电池充电电池又称 ，可逆，可循环。二次电池最早使用的充电电池是 ，它的负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4。（汽车电瓶）铅蓄电池新型封闭式镍镉电池，体积小，便于携带；Cd是负极，NiO（OH）是正极，KOH作电解质；镉有致癌作用，有被镍氢电池取代的趋势。是新一代可充电的绿色电池，质量轻、高能量、无污染。

18、锂离子电池第32页，本讲稿共45页3、新型燃料电池、新型燃料电池第33页，本讲稿共45页3、燃料电池燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，燃烧放出的化学能直接转化为电能，可以提高燃料的利用率。燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。如，H2燃烧生成物是H2O；CH4燃烧生成物是CO2和H2O。燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于：反应物不是储存在电池内部，而是用外加的设备，源源不断的提供燃料和氧化剂等，使反应能连续进行。第34页，本讲稿共45页锂电池锂电池 锂是密度最小的金属，用锂作为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的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比

19、较，使用寿命大大延长。相比较，使用寿命大大延长。第35页，本讲稿共45页其他电池其他电池空气电池空气电池第36页，本讲稿共45页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。飞船上使用的氢氧登月成功。飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面体由孔隙逸出，并在电极表面放电。放电。a a是是 极，极，b b是是 极极负负正正 第37页，本讲稿共45页练习练习1.废电池的污染引起人们的

20、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第38页，本讲稿共45页 3.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

21、多电子多 B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第39页，本讲稿共45页第40页，本讲稿共45页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第41页，本讲稿共45页8.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

22、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 DYZX9.对于锌一铜一稀硫酸组成的原电池装置中，当导对于锌一铜一稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有线中有1 mol电子通过时，理论上的两极变化是电子通过时，理论上的两极变化是()锌片溶解了锌片溶解了32.5 g锌片增重锌片增重32.5 g铜片上析出铜片上析出l g H2 铜片上析出铜片上析出1 mol H2 A和和 B和和 C和和 D和和CA第42页，本讲稿共45页10.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，正由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，正极是极是 ，发生，发生 ，电极反应是，电极反应是 ；负极是负极

23、是 ，发生发生 ，电极反应电极反应是是 ，总的反应式，总的反应式(离子方程式离子方程式)是是 。11.干电池与充电电池的本质区别在于：干电池与充电电池的本质区别在于：；而燃料电池与干电池或蓄电池的主要差；而燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于别在于 。铜铜 还原反应还原反应 2H+2e-=H2 锌锌 氧化反应氧化反应 Zn-2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2内部的氧化还原反应是否可逆内部的氧化还原反应是否可逆 反应是否能连续进行反应是否能连续进行 第43页，本讲稿共45页12.据报道，锌电池可能取代目前广泛应用据报道，锌电池可能取代目前广泛应用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且的铅

24、蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为：没有铅污染。其电池反应为：2Zn+02=2ZnO，原料为锌粒、电解质和空，原料为锌粒、电解质和空气，则下列叙述正确的是气，则下列叙述正确的是()A锌为正极，空气进入负极反应锌为正极，空气进入负极反应 B负极反应为负极反应为Zn-2e-=Zn2+C正极发生氧化反应正极发生氧化反应 D电解液肯定不是强酸电解液肯定不是强酸B第44页，本讲稿共45页13.有有A，B，c，D四种金属。将四种金属。将A与与B用导用导线连接起来浸入电解质溶液中，线连接起来浸入电解质溶液中，B不易腐蚀，不易腐蚀，将将A，D分别投入等浓度的盐酸中，分别投入等浓度的盐酸中，D比比A反反应剧烈，将铜浸入应剧烈，将铜浸入B的盐溶液中，无明显变的盐溶液中，无明显变化，若将铜浸入化，若将铜浸入C的盐溶液中，有金属的盐溶液中，有金属C析析出。据此判断这四种金属的活动性由强到出。据此判断这四种金属的活动性由强到弱的顺序是弱的顺序是()ADCAB BDABC CDBAC DBADCB第45页，本讲稿共45页