化學：《化學能與電能》：課件二（25張PPT）（人教版必修2）

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,歡迎進入化學課堂,第二節(jié)：化學能與電能,目標定位1、了解常見的化學能與電能的轉(zhuǎn)化方式。舉例說明化學能與電能轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用。2、知道原電池的組成及反應(yīng)原理，能夠應(yīng)用氧化還原理論解釋簡單的原電池反應(yīng)。3、知道干電池、充電電池、燃料電池等發(fā)展中的化學電源的特點。認識提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料和研制新型電池的重要性。,難點提示：,重點：初步認識原電池概念、原理、組成及應(yīng)用。難點：通過原電池實驗的探究，引導學生從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)以及這種轉(zhuǎn)化的綜合利用價值。,求知課堂互動,一、化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化,1、一次能源和二次能源,⑴一次能源：的能源。,直接從自然界取得,分為。。,水力、風力、潮汐、地熱、煤、石油、天然氣、天然鈾礦等,其特點是：。,在于自存然界，可直接獲得,⑵二次能：的能源。,常見的如：。,一次能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)換得到,電能、蒸汽能、機械能等,其特點是：。。,把存在于自然界的能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換得到,由于電能具有易輸送、能儲藏，可以很方便地轉(zhuǎn)換為光能、熱能、機械能，而且適用范圍廣的特點，是最重要的二次能源。,2、化學能通過燃燒轉(zhuǎn)化為電能,⑴傳統(tǒng)的化學能轉(zhuǎn)化為電能的方式是通過化石燃料的燃燒,,其轉(zhuǎn)換過程：,化學能,,,,燃燒,熱能,,蒸汽,機械能,,發(fā)電機,電能,通過鍋爐實現(xiàn),通過蒸汽機實現(xiàn),通過發(fā)電機實現(xiàn),⑵缺點：。。,由于轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，存在效率低、能源浪費、環(huán)境污染嚴重等問題,3、化學能通過原電池轉(zhuǎn)化為電能,⑴銅鋅原電池,[實驗2—4]P35現(xiàn)象：關(guān)閉電鍵K可以看到電流計，鋅片，銅片上。反應(yīng)原理：鋅片：銅片：總反應(yīng)式：,指針偏轉(zhuǎn),溶解,產(chǎn)生氣泡,Zn—2e—=Zn2+,2H++2e—=H2↑,Zn+2H+=Zn2++H2↑,a、把鋅片換成鎂片鎂片：銅片：總反應(yīng)式,Mg—2e—=Mg2+,2H++2e—=H2↑,Mg+2H+=Mg2++H2↑,b、把鋅片換成鐵片鐵片：銅片：總反應(yīng)式：,Fe—2e—=Fe2+,2H++2e—=H2↑,Fe+2H+=Fe2++H2↑,c、把H2SO4換成CuSO4鋅片：銅片：總反應(yīng)式：看到的現(xiàn)象：鋅片，銅片，CuSO4溶液。,Zn—2e—=Zn2+,Cu2++2e—=Cu,,Zn+Cu2+=Zn2++Cu,溶解,變粗,顏色變淺,⑵原電池小結(jié),,①定義：,將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,,②本質(zhì)：,電子的轉(zhuǎn)移,③原電池正、負極的判斷,a根據(jù)電子流向判斷，電子流出的一極為極，電子流入的一極為極b根據(jù)電極金屬的活潑性判斷，較活潑的金屬為極，較不活潑的金屬或非金屬為極c根據(jù)反應(yīng)類型判斷，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的為極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)的為極d根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷，通常負極會逐漸溶解，正極會有氣體產(chǎn)生或有固體析出。,負,正,負,正,負,正,④原電池形成條件：,a活動性不同的兩電極（連接）；b電解質(zhì)溶液（插入其中并與電極自發(fā)反應(yīng)）；c電極形成閉合電路。,⑤電子流動方向（與電流方向相反）。,負極,,導線,,正極,⑥原電池電極反應(yīng)方程式的書寫,a、確定原電池的正、負極，以及兩極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，在原電池中，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。,b、書寫電極反應(yīng)式時，應(yīng)重視介質(zhì)是否參與反應(yīng)，并注意兩極得失電子總數(shù)相等。,c、將兩極的電極反應(yīng)式相加可得原電池的總反應(yīng)式。,⑦原電池原理的應(yīng)用,a、加快氧化還原反應(yīng)的速率,b、比較金屬的活動性強弱,c、設(shè)計原電池,如利用Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2的氧化還原反應(yīng)設(shè)計原電池,負極：,,Cu—2e—=Cu2+,氧化反應(yīng),正極：,2Fe3++2e—=2Fe2+,,還原反應(yīng),d、金屬的腐蝕,例如鐵的腐蝕,1、析氫腐蝕,（酸性較強的條件下的腐蝕）,負極：,Fe—2e—=Fe2+,正極：,2H++2e—=H2↑,2、吸氧腐蝕,（酸性較弱或中性條件下的腐蝕）,負極：,2Fe—4e—=2Fe2+,正極：,O2+2H2O+4e—=4OH—,1、燒杯中盛的是水，鐵圈和銀圈直接相連，在接頭處用一根絕緣細絲吊住，并使之平衡，小心地從燒杯中央滴入CuSO4溶液，反應(yīng)一段時間后，觀察到的現(xiàn)象是（）A兩圈仍保持平衡B有氣泡產(chǎn)生，兩圈搖擺不定C鐵圈向下傾斜D銀圈向下傾斜,D,2、由鎂片、鋁片、導線和NaOH溶液構(gòu)成的原電池的負極是，正極反應(yīng)式，負極反應(yīng)式。,,鋁片,6H++6e—=3H2↑,2Al—6e—+8OH—=2AlO2—+4H2O,二、發(fā)展中的化學電源,1、干電池,干電池是用鋅制筒形外殼作，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作，在石墨周圍填充NH4Cl和淀粉糊作電解質(zhì)，還填有黑色粉末，吸收正極放出的。電極反應(yīng)式為：負極：正極：電池總反應(yīng)式：,負極,正極,MnO2,H2,Zn—2e—=Zn2+,2NH4++2e—=2NH3↑+2H2↑,（2MnO2+H2=Mn2O3+H2O）,Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+2H2↑,淀粉糊的作用是：,提高陰、陽離子在兩極的遷移速率,干電池的特點是：,只能一次性使用,2、充電電池,充電電池又稱。可充電電池是兩極都參加反應(yīng)的電池。這是一種發(fā)展較快的原電池，如鉛蓄電池、銀鋅電池、（紐扣電池）、鋰電池、愛迪生蓄電池等，它們的負極是，正極一般是。放電時，負極被。正極材料的氧化物被，充電時的電極反應(yīng)與放電時相反。,較活潑的金屬,金屬氧化物,二次電池,氧化,還原,鉛蓄電池可放電亦可充電，它是用硬橡膠或透明塑料制成方形外殼，在正極板上有一層棕褐色的，負極板是海綿狀的，兩極均浸入溶液中，且兩極間用微孔橡膠或微孔塑料隔開。負極：正極：放電總反應(yīng)式：,⑴鉛蓄電池,PbO2,金屬鉛,硫酸,Pb+SO42——2e—=PbSO4,PbO2+4H++SO42—+2e—=PbSO4+2H2O,Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,當硫酸的濃度降低，溶液的密度達1.18g/cm3時應(yīng)停止使用，需充電，充電時起電解池的作用，電極反應(yīng)為：陽極：陰極：充電總反應(yīng)式：鉛蓄電池放電和充電總反應(yīng)式：,PbSO4+2H2O—2e—=PbO2+4H++SO42—,PbSO4+2e—=Pb+SO42—,2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4,Pb+PbO2+2H2SO4,2PbSO4+2H2O,⑵鎳鎘電池鎳鎘電池以Cd為負極，NiO(OH)為正極，以KOH為電解質(zhì)負極：正極：放電總反應(yīng)式：,Cd—2e—+2OH—=Cd(OH)2,2NiO(OH)+2H2O+2e—=2Ni(OH)2+2OH—,Cd+2NiO(OH)2+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2,⑶氫鎳電池負極：正極：放電總反應(yīng)式：,H2+2OH——2e—=2H2O,2NiO(OH)+2H2O+2e—=2Ni(OH)2+2OH—,H2+2NiO(OH)=2Ni(OH)2,⑷鋰電池鋰電池是新一代可充電的綠色電池，已成為筆記本電腦、可移動電話、攝象機等低功耗電器的主流電源。,三、燃料電池,⑴氫氧燃料電池氫氧燃料電池是一種高效低污染的新型電池，主要用于航天領(lǐng)域。它的電極材料一般為鉑電極，活性炭電極，電解質(zhì)溶液一般為40%的KOH溶液。,負極：正極：放電總反應(yīng)式：,2H2+4OH——4e—=4H2O,O2+2H2O+4e—=4OH—,2H2+O2=2H2O,若電解質(zhì)溶液為稀H2SO4負極：正極：放電總反應(yīng)式：,2H2—4e—=4H+,O2+4H++4e—=2H2O,2H2+O2=2H2O,⑵甲烷氧氣燃料電池該電池用鉑片插入KOH溶液中作電極，在兩極上分別通甲烷和氧氣負極：正極：放電總反應(yīng)式：,CH4+10OH——8e—=CO32—+7H2O,2O2+4H2O+8e—=8OH—,CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,⑶Al—空氣—海水電池負極：正極：放電總反應(yīng)式：,4Al—12e—=4Al3+,3O2+6H2O+12e—=12OH—,4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,