《化學能與電能》PPT課件.ppt

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第二節(jié)化學能與電能,第二章化學反應與能量,問：太陽能和電能屬于那一類呢？,一次能源：直接從自然界取得的能源，例如流水、風力、原煤、石油、天然氣、天然鈾礦等。,二次能源：一次能源經過加工、轉換得到的能源，例如電力、蒸汽等。,,2001年我國發(fā)電總量構成如圖2-7，火力發(fā)電居于首位。,思考：1.煤燃燒的本質是什么？氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子轉移，即氧化還原反應。2.請大家根據(jù)圖2-8分析火力發(fā)電具有那些缺點？,3.能否將化學能直接轉變?yōu)殡娔芄┪覀兪褂媚兀?導致空氣污染（二氧化硫和氮的氧化物）造成酸雨，破壞生態(tài)環(huán)境；使地球的溫室效應惡化（產生二氧化碳）,化學能電能,直接？,,1.在實驗(一)中,溶液中的H+在哪塊金屬上得到電子被還原生成氫氣?2.在實驗(二)中的銅片上是否有現(xiàn)象?銅的金屬活動性在氫后面，為何在銅的表面有氫氣放出？實驗(二)中電流表的指針有何變化？,,,,Zn,Cu,探究實驗,稀硫酸,,,（一）原電池1、原電池：將化學能轉變成電能的裝置。,一、化學能轉化為電能,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,,,,2e-,2、原電池工作原理,（1）電極的規(guī)定,負極：氧化反應（失電子、電子流出的一極、相對活潑金屬）,正極：還原反應（得電子、電子流入的一極、較不活潑的一極）,（負出氧）,（氧化反應）,總反應式：,2H++2e-=H2↑,Zn-2e-=Zn2+,Zn+2H+=Zn2++H2↑,離子方程式,化學方程式,正極（銅片）：,負極（鋅片）：,（還原反應）,（2）電極反應式、總反應式——當?shù)檬щ娮酉嗟葧r，兩電極反應式相加即得總反應式（離子方程式）,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,氧化反應,Zn-2e=Zn2+,,銅鋅原電池,電解質溶液,失e，沿導線傳遞，有電流產生,,還原反應,2H++2e-=H2↑,陰離子,陽離子,負極,正極,陽離子,,,,外電路,內電路,[交流與思考]根據(jù)原電池正負構造特點，總結出原電池外電路中電子的流動方向、電流流動方向，內電路離子流動方向。,Cu,Zn,原電池,外電路電子：負極→正極電流：正極→負極,失電子氧化反應,得電子還原反應,內電路陰離子→負極陽離子→正極,（3）電子、電流、離子的流動方向,(電流方向與電子流動方向相反),沿導線,沿導線,[練習]下列關于原電池的敘述正確的是()A.構成原電池的正極和負極必須是兩種活潑的金屬B.原電池中做正極的金屬也可失電子C、原電池中電子流出的一極是負極，該極被氧化D、原電池放電時，電流的方向是從負極到正極,3,探究形成原電池的條件,,（可以）,（可以）,（可以）,（不可以）,形成條件一：活潑性不同的兩個電極,負極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等,第一組實驗,（可以）,（不可以）,形成條件二：電極需插進電解質溶液中,第二組實驗,探究形成原電池的條件,第三組實驗,探究形成原電池的條件,形成條件三：必須形成閉合回路,,（不可以）,（二）構成原電池的條件:前提：自發(fā)進行的氧化還原反應1、有兩種活動性不同的金屬做電極(或一種是非金屬導體如石墨棒),2、兩極材料均插入電解質溶液中。,3、兩極相連（或接觸）形成閉合回路。,負極:氧化反應、較活潑的金屬正極:還原反應、較不活潑的金屬或非金屬導體,Zn,,Zn,Cu,A,B,C,D,E,F,√,[練習1]下列哪些裝置能構成原電池？,√,G,√,練習1：下列裝置哪些可以形成原電池?,ZnCu,FeC(石墨),ZnCu,ZnZn,Fe陶瓷,FeCu,SiC(石墨),稀H2SO4CuSO4溶液稀H2SO4稀H2SO4ABCD,ZnCu,稀H2SO4CuSO4溶液酒精稀H2SO4EFGH,Mg、Al、NaOH溶液原電池中——,將Al片和Cu片用導線連接,一組插入濃硝酸中——（一組插入稀NaOH溶液中——,（Mg、Al、H2SO4溶液原電池中——,Al作負極）,Cu作負極,Al作負極,Mg作負極）,例外：,Mg、Al、NaOH溶液原電池中，誰是負極？,將Al片和Cu片用導線連接,一組插入濃硝酸中形成原電池，誰是負極？,[練習]請判斷下列原電池的正負極情況和電流方向,寫出電極反應方程式和總反應方程式.,+-,[A]負極(Zn):Zn–2e-=Zn2+正極(Fe):Cu2++2e-=Cu總反應:Zn+Cu2+=Zn2++Cu,[B]負極(Zn):Zn–2e-=Zn2+正極(C):2Ag++2e-=2Ag總反應:Zn+2Ag+=Zn2++2Ag,[C]負極(Fe):Fe–2e-=Fe2+正極(C):2Fe3++2e-=2Fe2+總反應:Fe+2Fe3+=3Fe2+,如圖裝置，電流表G發(fā)生偏轉，同時A極逐漸變粗，B極逐漸變細，C為電解質溶液，則A、B、C應是下列各組中的哪一組（）,A、A是鋅，B是銅，C為稀H2SO4B、A是銅，B是鋅，C為稀硫酸C、A是鐵，B是銀，C為AgNO3溶液D、A是Ag，B是鐵，C為AgNO3溶液,4,一個原電池的總反應的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，該反應的原電池的組成正確的是（）,3,H2SO4(aq),CuSO4(aq),負極():.正極():.總反應式:.,負極():.正極():.總反應式:.,練習2：請在圖上標出電子的流動方向和電流方向,并判斷正負極，寫出電極反應式和總反應式.,Ag,Fe,ZnZn－2e-=Zn2+CuCu2++2e-=CuZn+Cu2+=Zn2++Cu,FeFe－2e-=Fe2+Ag2H++2e-=H2↑Fe+2H+=Fe2++H2↑,[練習2]如右圖,Zn和Cu之間設有隔膜，隔膜有微孔，離子可自由通過。,該裝置屬于原電池嗎?,Zn,氧化,Cu,Zn+Cu2+=Zn2++Cu,負,正,正,負,正,Cu2+,[練習3]如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是,4,A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定；B.保持平衡狀態(tài)；C.鐵圈向下傾斜；D.銀圈向下傾斜；,把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產生大量氣泡，b、d相連時，d的質量減少，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為A．a>b>c>dB．a>c>d>bC．c>a>b.>dD．b>d>c>a,2,2、判斷金屬活動性的強弱,1、形成原電池能加快化學反應速率,（三）原電池原理的應用：,粗Zn與硫酸制H2時，反應更快Zn與硫酸制H2時，加CuSO4反應更快,金屬活潑性：負極＞正極,[例1]X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成原電池時，Y是電池的負極。X、Y、Z三種金屬的活動性順序為()Ａ．Ｘ＞Ｙ＞ＺＢ．Ｘ＞Ｚ＞ＹＣ．Ｙ＞Ｘ＞ＺＤ．Ｙ＞Ｚ＞Ｘ,3,因為X置換出Z,所以金屬性Ｘ＞Ｚ,負極的金屬較活潑,所以Ｙ＞Ｘ,[練習7]把A,B兩種不同的未知活潑性的金屬用導線連接后同時插入稀硫酸中,結果發(fā)現(xiàn)A金屬上有氣體產生,則下列說法正確的是()A.A為正極,A較活潑B.B為負極,B較活潑C.A上發(fā)生的是氧化反應D.A的質量減小,2,從理論上講，能自發(fā)進行的氧化還原反應都可設計為原電池。,哪些反應能設計成原電池?,3、設計原電池,[動腦動手]有下列材料：Zn片（2片）、Cu片（2片）、導線、水果（西紅柿、蘋果等）、電流計，請設計一個裝置使電流計指針發(fā)生偏轉，并畫出設計草圖。,請結合組成原電池的條件，將氧化還原反應：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+設計成一個原電池。,1、電解液：。2、電極材料：正極，負極。3、電極反應式：負極:.正極:.,1、電解液：硫酸銅、氯化銅、硝酸銅等可溶性銅鹽溶液2、電極材料：負極：鐵，正極：銅、石墨或比鐵不活潑的其他金屬,拓展：,Fe－2e-=Fe2+Cu2++2e-=Cu,,,思考題,請根據(jù)反應2Fe3++Fe=3Fe2+設計原電池，你有哪些可行方案?,Fe-CuFeCl3,Fe-CFe(NO3)3,Fe-AgFe(SO4)3,[練習]由碳棒、鐵片和200mL稀H2SO4組成的原電池中，當在碳棒上共放出3.36L（標準狀況）氣體時，求消耗鐵多少克？有多少個電子通過了電線？,解:負極反應:Fe–2e-=Fe2+正極反應：2H++2e-=H2↑總反應：Fe+2H+=Fe2++H2↑,56g22.4Lm(Fe)3.36L,m(Fe)=8.4g,電子數(shù)=8.4g56g/mol2mol6.021023/mol=1.8061023,（四）有關計算,,氧化反應,Zn-2e-=Zn2+,,銅鋅原電池,電解質溶液,失e-,沿導線傳遞，有電流產生,,還原反應,2H++2e-=H2↑,陰離子,陽離子,總反應：,負極,正極,Zn+2H+=Zn2++H2↑,小結：,[討論4]是否金屬越活潑，一定作負極？越不活潑，一定作正極？,不一定,★將Al片和Cu片用導線連接,一組插入濃硝酸中,一組插入稀NaOH溶液中,分別形成原電池:(1)在這兩組原電池中,負極分別是.(2)寫出插入濃硝酸中形成原電池的電極反應式:,Cu片、Al片,負極：Cu-2e-=Cu2+正極：4H++2NO3－+2e-=2NO2↑+2H2O總：Cu+4H++2NO3－=2NO2↑+Cu2++2H2O,金屬的活潑是相對于電解質溶液的活潑先能與電解質溶液反應的做負極,,,你知道了嗎,由于金和鐵（鋼的主要成分）是活動性不同的兩種金屬，唾液中含有電解質，故構成了原電池，產生了微小的電流，使得格林太太頭痛，因此必須換掉其中的假牙。,A,A,練習：判斷下列原電池的正負極,稀硫酸,