公开课化学能与电能优质.pptx

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1、【学习目标】第1页/共55页能源材料 信息现代社会现代社会的三大支柱第2页/共55页能源阅读教材P39 资料卡片一次能源一次能源二次能源直接从自然界取得的能源。一次能源经加工、转换得到的能源。第3页/共55页蒸汽电能石油天然气原煤请指出下列哪些是二次能源？水能风能 电能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，又称为电力。第4页/共55页一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能火力发电中能量是如何转化的呢？燃烧燃烧发电机发电机 化学能 热能机械能机械能电能电能蒸汽蒸汽直接转化？电能水库氧化还原反应电子转移断键和成键 电子流出+电流流出能量变化规定正电荷定向移动的方向为电流的方

2、向。第5页/共55页1799世界上第一个电池-伏打电池伏打电池是实用电池的开端电池的发展银锌浓食盐溶液浸泡过的湿布电解质溶液电子电流+-第6页/共55页【思考】什么样的化学反应才具备将化学能转化为电能的前提呢？理论上，任何氧化还原反应都可以第7页/共55页银锌浓食盐溶液浸泡过的湿布电解质溶液+-伏打电池铜稀酸第8页/共55页现象电流计铜片锌片实验结论：导线中有电流通过。一、化学能转化为电能实验2-4有气泡产生不断溶解指针发生偏转如图，将铜片和锌片用导线连接（中间连接一个灵敏电流计），平行插入装有稀硫酸的烧杯中,请观察现象。第9页/共55页学与问1.电子是怎样流动的?CuZn 稀硫酸2.如何判定

3、该装置的正负极?Zn Cu导线负极正极负极：Zn2e=Zn2+(氧化反应)3.由1和2判断正、负极分别发生了什么反应?正极：2H+2e=H2(还原反应)所以，该装置能将 能转变为 能。化学 电4.该装置反应的离子方程式为：。e-H+H2Zn2+Zn+2 H+=Zn2+H2第10页/共55页(1)概念：把化学能转变为电能的装置。1、原电池(2)反应本质：反应。氧化还原(3)原电池正负电极的简单判断方法：负极：正极：电子 ，发生 反应。电子 ，发生 反应。流出流入氧化还原Zn一2e一=Zn2+氧化反应 2H+2e一=H2还原反应负极正极总反应：Zn+2 H+=Zn2+H2电极电极电极材料电极材料电

4、极反应电极反应反应类型反应类型ZnCu原电池就是将一个氧化还原反应原电池就是将一个氧化还原反应分别分别在正负极进行。在正负极进行。第11页/共55页MgAl稀硫酸 MgAl氢氧化钠溶液 -+-+e-ZnC稀硫酸-+ZnFe稀硫酸【练习】1.判断下列原电池的正负极：-+I-+-+a ba b第12页/共55页2.下列说法中正确的是()A.原电池是把电能转为化学能的装置。B.原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应。C.原电池正极和负极上均发生了氧化还原反应。D.原电池中的阳离子向正极移动。D【练习】第13页/共55页负极正极Zn-2e-=Zn2+2H+2e-=H2 Zn2+H+SO42-阳离子

5、正极负极阴离子e-ZnCu稀硫酸e-第14页/共55页电荷定向移动动画演示电荷定向移动动画演示表示SO42-表示Zn2+表示H+表示e-(只表示移动方向)第15页/共55页是不是是不是所有的氧化还原反应都能形成原电池？所有的氧化还原反应都能形成原电池？思考：思考：第16页/共55页【形成条件形成条件】1)活泼性活泼性不同的两个不同的两个电极。电极。2、形成原电池的条件ZnCu稀硫酸ZnZn稀硫酸ZnFe稀硫酸C第17页/共55页【形成条件形成条件】1)活泼性活泼性不同的两个不同的两个电极。电极。2、形成原电池的条件ZnCu稀硫酸ZnCu植物油2)电极需插进电解质溶液中。酒精CCl4第18页/共

6、55页【形成条件形成条件】1)活泼性活泼性不同的两个不同的两个电极。电极。2、形成原电池的条件ZnCu稀硫酸2)电极需插进电解质溶液中。ZnCu稀硫酸3)必须形成闭合回路。第19页/共55页1.定义2.反应本质：氧化还原反应3.电极反应4.原电池的构成条件负极：失电子，发生氧化反应负极：失电子，发生氧化反应正极：得电子，发生还原反应正极：得电子，发生还原反应将将化学能化学能转化为转化为电能电能的装置。的装置。“两极一液成回路”第20页/共55页学以致用之一请你利用下列仪器自制一个水果电池 锌片、铜片、导线、电流表、西红柿第21页/共55页 格林太太有一口整齐洁白的牙齿格林太太有一口整齐洁白的牙

7、齿.但其中镶有两颗假牙但其中镶有两颗假牙:一颗是黄金的一颗是黄金的这是她富有的这是她富有的象征象征;另一颗是不锈钢的另一颗是不锈钢的这是一这是一次车祸留下的痕迹次车祸留下的痕迹.令人百思不解的是令人百思不解的是:打从车祸以打从车祸以后后,格林太太经常头疼格林太太经常头疼,夜间失眠夜间失眠,心心情烦躁情烦躁 你知道这是什么原因造成的？请你分析病情的根源学以致用之二第22页/共55页 格林太太有一口整齐洁白的牙齿格林太太有一口整齐洁白的牙齿.但其中镶有两颗假牙但其中镶有两颗假牙:一颗是黄一颗是黄金金的的这是她富有的这是她富有的象征象征;另一颗是不锈另一颗是不锈钢钢的的这是一这是一次车祸留下的痕迹次

8、车祸留下的痕迹.令人百思不解的是令人百思不解的是:打从车祸以打从车祸以后后,格林太太经常头疼格林太太经常头疼,夜间失眠夜间失眠,心心情烦躁情烦躁 你知道这是什么原因造成的？请你分析病情的根源学以致用之二第23页/共55页2 2、原电池的构成条、原电池的构成条件件:1）两两个个电极活泼性不同。电极活泼性不同。3）两极相连形成闭合回路）两极相连形成闭合回路。2）电极）电极材料插材料插入入电解质溶液。电解质溶液。A A B BC CD DE E 练习练习 下列哪些装置能构成原电池？下列哪些装置能构成原电池？稀硫酸ZnFe稀硫酸AgCuA“两极一液成回路”第24页/共55页 练习2 2 已知空气-锌电

9、池的电极反应为：锌粒：Zn+2OH2e=ZnO+H2O石墨：O2+H2+2e=2OH，锌片是（）A正极，并被还原 B正极，并被氧化C负极，并被还原 D负极，并被氧化 练习练习1 1 下列烧杯中盛有稀硫酸，能够形成原电池下列烧杯中盛有稀硫酸，能够形成原电池并且铁为正极的是并且铁为正极的是（）DC第25页/共55页负极负极正极正极电解质溶液电解质溶液阴离子阴离子阴离子阴离子还原反应还原反应还原反应还原反应氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应阳离子阳离子阳离子阳离子原电池工作原理图示原电池工作原理图示外电路外电路内电路内电路第26页/共55页自制自制电池电池苹果苹果电池电池实践活动第27页/共55页自制

10、自制电池电池柠檬柠檬电池电池实践活动第28页/共55页自制自制电池电池葡萄葡萄电池电池实践活动第29页/共55页自制自制电池电池果汁果汁电池电池实践活动第30页/共55页自自制制电电池池土土豆豆电电池池实践活动第31页/共55页实践活动自自制制电电池池西西红红柿柿电电池池第32页/共55页Zn 2e-=Zn 2+Zn 2e-=Zn 2+2H+2e-=H2 Cu2+2e-=Cu 总反应 :Zn+2H+=Zn 2+H2 总反应:Zn+Cu2+=Zn 2+Cu 或 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2或 Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu负极（锌片）：正极（石墨）：负极（锌片）：正极（铜片）：3 3、

11、如何书写电极反应方程式如何书写电极反应方程式第33页/共55页1、负极：较活泼金属（A）电极反应：A-ne-=An+(氧化反应)2、正极：较不活泼金属或非金属（B）电极反应：Bm+me-=B (还原反应)注意：正负极得失电子数要相等。注意：正负极得失电子数要相等。3 3、总反应：、总反应：总反应（离子方程式）总反应（离子方程式）=负极反应负极反应+正极反应正极反应3 3、如何书写电极反应方程式如何书写电极反应方程式第34页/共55页练习：练习：书写电极反应方程式书写电极反应方程式2Al 2Al 6e6e-=2Al =2Al 3+3+Cu Cu 2e2e-=Cu=Cu2+2+6H6H+6e+6e

12、-=3H=3H2 2 2Fe2Fe3+3+2e+2e-=2Fe=2Fe2+2+总反应总反应 :2Al+6H:2Al+6H+=2Al=2Al3+3+3H+3H2 2 总反应总反应:Cu+2FeCu+2Fe3+3+=2Fe=2Fe2+2+Cu+Cu2+2+或或 2Al+3H2Al+3H2 2SOSO4 4=2Al=2Al2 2(SO(SO4 4)3 3+3H+3H2 2或或 Cu+2FeClCu+2FeCl3 3=2FeCl=2FeCl2 2+CuCl+CuCl2 2负极负极：正极正极：负极负极：正极正极：或或或或2Ag2Ag+2e+2e-=2Ag =2Ag 总反应总反应 :Fe+2Ag:Fe+2

13、Ag+=Fe=Fe2+2+2Ag +2Ag 负极负极：正极正极：或或Fe Fe 2e2e-=Fe=Fe2+2+或或 Fe+2AgNOFe+2AgNO3 3=2Fe(NO=2Fe(NO3 3)2 2+2Ag+2Ag第35页/共55页2 2、简述简述氧化还原反应氧化还原反应构成构成原电池必要条件；原电池必要条件；（1 1）两）两个个 的的电极电极（2 2）插入插入 溶液溶液（3 3）形成形成 。知识回顾活性不同活性不同电解质电解质闭合回路闭合回路第36页/共55页4.4.原电池原理的应用原电池原理的应用形成原电池反应，加快反应速率形成原电池反应，加快反应速率。揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀揭示

14、钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。判断金属活动性的判断金属活动性的强弱强弱。例例 X X、Y Y、Z Z都都是是金金属属，把把X X浸浸入入Z Z的的硝硝酸酸盐盐溶溶液液中中，X X的的表表面面有有Z Z析析出出，X X与与Y Y组组成成原原电电池池时时，Y Y是是电电池池的的负负极。极。X X、Y Y、Z Z三种金属的活动性顺序为三种金属的活动性顺序为()()C第37页/共55页形成原电池反应，加快反应速率形成原电池反应，加快反应速率。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。判断金属活动性的判断金属活动性的强弱强弱。请将请将Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计设计成

15、一个原电池成一个原电池。(画装置图画装置图)制作化学电源制作化学电源Cu2+2e-=Cu 硫酸铜溶液硫酸铜溶液 铜、石墨等铜、石墨等铁铁Fe2e-=Fe2+4.4.原电池原理的应用原电池原理的应用第38页/共55页3、Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2练习：练习：请将下列反应设计成原电池请将下列反应设计成原电池：(画装置图)1、Sn+H2SO4=SnSO4+H22、Zn+2AgNO3=2Zn(NO3)2+2Ag123第39页/共55页1）化学电池有三大类型：、.一次性电池 二次电池 燃料电池 2）特点：一次电池：不可充电。如干电池（又称为锌锰电池，是最早使用的化学电池）二次电池：可循

16、环利用。放电过程是将 能转化为 能；充电过程是将 能转化为 能。燃料电池：可不断充入氧化剂、还原剂连续使用，最理想的燃料是 。（1 1）产物为水，无污染）产物为水，无污染（2 2）与其它能源比）与其它能源比，反应相同质量，反应相同质量，放出能量多放出能量多（3 3）来源广）来源广化学 电 电 化学H2 二、发展中的化学电源第40页/共55页1.干电池干电池(一次性电池一次性电池)电极电极:ZnZn为负极为负极,碳棒为正极碳棒为正极电解液电解液：NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和淀粉糊和淀粉糊电极方程电极方程式式(了解了解):负极负极(Zn):(Zn):ZnZn2e2e-ZnZn2

17、 2正极正极(C)(C)：2MnO2MnO2 2+2NH+2NH4 4+2e+2e-=Mn=Mn2 2O O3 3+2 2NHNH3 3 +H H2 2O O(1)锌锰干电池第41页/共55页(2)碱性锌锰干电池 体积体积体积体积小、性能好的碱性小、性能好的碱性小、性能好的碱性小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类锌锰电池应运而生。这类锌锰电池应运而生。这类锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电池的重要特征是电池的重要特征是电池的重要特征是电解液电解液电解液电解液改改改改变为变为变为变为碱性碱性碱性碱性，负极负极负极负极也由锌片改也由锌片改也由锌片改也由锌片改为为为为锌粉锌粉锌粉锌粉。1.干

18、电池干电池(一次性电池一次性电池)(1)锌锰干电池第42页/共55页2、铅蓄电池（二次电池）、铅蓄电池（二次电池）(2)碱性锌锰干电池1.干电池干电池(一次性电池一次性电池)(1)锌锰干电池PbPbSOSO4 42-2-2e2e-PbSOPbSO4 4PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 22e2e-PbSOPbSO4 42H2H2 2O O总电池反应(了解):PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 42PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O放电时：第43页/共55页2、铅蓄电池（二次电池）、铅蓄电池（二次电池）(2)碱性锌锰干电池1.干电池干电池(一次性电池一次性电池

19、)(1)锌锰干电池充电时充电时(了解):阴极阴极(Pb)(Pb)：PbSOPbSO4 4 2e2e-PbPbSOSO4 42-2-阳极阳极(PbO(PbO2 2)PbSOPbSO4 42H2H2 2O O2e2e-PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 2充电总反应充电总反应:2PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 4 放电总反应:PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 42PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O第44页/共55页2、铅蓄电池（二次电池）、铅蓄电池（二次电池）(2)碱性锌锰干电池1.干电池干电池(

20、一次性电池一次性电池)(1)锌锰干电池3、锂电池、锂电池锂是密度最小的金属，用锂作为电池的锂是密度最小的金属，用锂作为电池的锂是密度最小的金属，用锂作为电池的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负极，跟用相同质量的其他金属作负极负极，跟用相同质量的其他金属作负极负极，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。相比较，使用寿命大大延长。相比较，使用寿命大大延长。相比较，使用寿命大大延长。第45页/共55页2、铅蓄电池（二次电池）、铅蓄电池（二次电池）(2)碱性锌锰干电池1.干电池干电池(一次性电池一次性电池)(1)锌锰干电池3、锂电池、锂电池4、新型燃

21、料电池、新型燃料电池 工作时，工作时，工作时，工作时，燃料电池把燃料电池把燃料电池把燃料电池把还原剂、还原剂、还原剂、还原剂、氧化剂氧化剂氧化剂氧化剂物质不断物质不断物质不断物质不断从外界输入，同时从外界输入，同时从外界输入，同时从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。将电极反应产物不断排出电池。将电极反应产物不断排出电池。将电极反应产物不断排出电池。第46页/共55页氢氧燃料电池工作原理氢氧燃料电池工作原理4、新型燃料电池、新型燃料电池第47页/共55页氢氧燃料电池工作氢氧燃料电池工作原理原理(酸性溶液酸性溶液)2H2O22H2O(了解):2H2H2 2-4 4e e-=4 4H H+(

22、了解):O O2 2+4H+4H+4e4e-=2H=2H2 2O O4、新型燃料电池、新型燃料电池第48页/共55页氢氧燃料电池工作氢氧燃料电池工作原理原理(碱性溶液碱性溶液)(了解):2H2H2 2+4OH+4OH4e4e-4H4H2 2O O(了解):O O2 22H2H2 2O O 4 4e e-4 4OHOH2H2O22H2O4、新型燃料电池、新型燃料电池第49页/共55页银锌银锌电池电池（电解液:KOH:KOH溶液）电极反应式(了解):负极（ZnZn）:ZnZn2 2OHOH2e2e-Zn(OH)Zn(OH)2 2 正极（AgAg2 2O O）:AgAg2 2O OH H2 2O O

23、2e2e-2Ag2Ag2OH2OH总反应式:ZnZnAgAg2 2O OH H2 2O O2Ag2AgZn(OH)Zn(OH)2 2第50页/共55页练习锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li+MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是()A、Li是正极，电极反应为Li e-=Li+B、Li是负极，电极反应为Li e-=Li+C、MnO2是负极，电极反应为 MnO2+e-=MnO2 2-D、Li是负极，电极反应为Li 2e-=Li2+B B第51页/共55页练习燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是()Aa极是负极，该电极上发生氧化反应Bb极反应是O24OH4e=2H2OC总反应方程式为2H2O2=2H2OD氢氧燃料电池是具有应用前景的绿色电源。B B第52页/共55页练习以Mg片和Al片为电极，并用导线连接，同时插入NaOH溶液中，下列说法正确的是（）A.Mg片作负极，电极反应：Mg2eMg2+B.电子从Mg电极沿导线流向Al电极 C.Al片作负极，电极反应：Al4OH3eAlO22H2O D.Al片上有气泡产生C第53页/共55页作业：P45 1、2、5题。第54页/共55页感谢您的观看！第55页/共55页