化學(xué)：《化學(xué)能與電能》：課件三十六（38張PPT）（人教版必修2）

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,歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂,第二節(jié)化學(xué)能與電能,第二章化學(xué)反應(yīng)與能量,電能（電力）：二次能源,一次能源和二次能源,1,火力發(fā)電原理及過程,燃燒,蒸汽,發(fā)電機(jī),一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化,火力發(fā)電優(yōu)點:,a.我國煤炭資源豐富,廉價方便.b.電能清潔安全,又快捷方便.,火力發(fā)電缺點:,a.排出大量的溫室效應(yīng)氣體.b.有廢氣可能導(dǎo)致酸雨c.廢料廢水d.儲量有限e.能量轉(zhuǎn)換效率低,1、當(dāng)氧化劑和還原劑直接接觸進(jìn)行反應(yīng)時，化學(xué)能要經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換為電能。2、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個不同區(qū)域進(jìn)行。3、需要在氧化劑和還原劑之間架設(shè)橋梁使電子從氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。4、考慮氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的條件和環(huán)境，化學(xué)物質(zhì)的選擇。5、從電學(xué)角度考慮儀器選擇和組裝問題。,【實驗一】分別把鋅片和銅片插入到稀H2SO4中,觀察現(xiàn)象。,一,原電池原理,鋅片上有氣泡,銅片上沒有氣泡,Zn+2H+＝Zn2++H2↑,【實驗二】再用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來，觀察銅片上有無氣泡產(chǎn)生？,,在導(dǎo)線中間接入一個電流表，觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)?,[實驗現(xiàn)象]：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷溶解，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。,[實驗結(jié)論]：導(dǎo)線中有電流通過電子流動.avi,,原電池,“負(fù)極出電子，電子回正極”,2、變化:活潑金屬→發(fā)生氧化反應(yīng)→向外線路提供電子→原電池的負(fù)極；不活潑金屬（或石墨）→發(fā)生還原反應(yīng)→接受外線路提供的電子→原電池的正極。,一、原電池1、定義:把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.,必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),必發(fā)生得電子的還原反應(yīng),失,得,Zn－2e-＝Zn2+,2H++2e-＝H2↑,負(fù)極,正極,Zn+2H+＝Zn2++H2↑,有氣體產(chǎn)生,Zn片溶解,4、原電池的構(gòu)成條件,①兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和另一種非金屬導(dǎo)體）構(gòu)成電極。②電解質(zhì)溶液。③電極用導(dǎo)線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路。,3、化學(xué)電池的組成:正極、負(fù)極、電解質(zhì)溶液以及容器。,5,原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)：較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑的金屬（負(fù)極）通過外電路流向較不活潑的金屬（正極）,氧化還原反應(yīng),例1：銅.鋅.稀H2SO4組成的原電池電極反應(yīng)式:負(fù)極(Zn):Zn-2e-=Zn2+(氧化反應(yīng))[電極本身失去電子].正極(Cu):2H++2e-=H2↑(還原反應(yīng))[電解質(zhì)溶液中的陽離子得電子].注:得失電子相等,總反應(yīng)式:兩式相加2H++Zn=H2↑+Zn2+或Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,C,H2SO4,（不可以）,（不可以）,（可以）,（不可以）,例2,病例分析,,,,例3,,,病例分析,,病例分析,你能為她開一個藥方嗎？,6,判斷原電池正、負(fù)極的方法,＊由組成原電池的兩極材料判斷：,,一般是活潑的金屬為負(fù)極活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極,＊根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷：,電流是由正極流向負(fù)極；電子流動方向是由負(fù)極流向正極。,＊根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：,原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。,判斷下列裝置是否能構(gòu)成原電池，并寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)及總反應(yīng)。,1,Zn—Zn與稀硫酸進(jìn)行實驗.3,Zn—石墨與稀硫酸進(jìn)行實驗.4,Fe—Zn與稀硫酸進(jìn)行實驗.5,Cu—Zn與乙醇進(jìn)行實驗.6,Cu—Zn與一個西紅柿(或一個蘋果)進(jìn)行實驗.7,Cu—Zn與兩個西紅柿進(jìn)行實驗.8,Cu—Zn與橙汁進(jìn)行實驗.,以上組合可以組成原電池,3,4,6,8,例1,例2,把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負(fù)極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強(qiáng)到弱的為：()A．a(chǎn)>b>c>dB．a(chǎn)>c>d>bC．c>a>b.>dD．b>d>c>a,B,,,例3,請根據(jù)反應(yīng):2Fe3++Fe=3Fe2+設(shè)計原電池，你有哪些可行方案?,,Fe-CuFeCl3,Fe-CFe(NO3)3,Fe-AgFe2(SO4)3,,,,,根據(jù)反應(yīng)設(shè)計原電池，你有哪些可行方案?（2Fe3++Fe=3Fe2+）,Fe,CuCAg,FeCl3Fe(NO3)3Fe2(SO4)3,鋅片插入稀硫酸中，被腐蝕。（化學(xué)腐蝕）,鋅片在鋅,銅（稀硫酸）原電池中作為負(fù)極，也被腐蝕。（電化學(xué)腐蝕）,哪個更快？,原電池的負(fù)極被腐蝕得更快。,分析鋅,鐵（稀硫酸）原電池中的電極反應(yīng)。,你感受到作為正極，鐵被保護(hù)了嗎？,原電池的金屬正極被保護(hù)。,二,發(fā)展中的化學(xué)電源,干電池,堿性電池,（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理,（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理,負(fù)極：Zn—2e-==Zn2+,正極：2NH4++2e-==2NH3↑+H2↑,Zn+2NH4+==Zn2++2NH3↑+H2↑,電池總反應(yīng)式：,特點：,a：一次性電池，不可逆b：用KOH代替NH4Cl能提高性能，延長壽命,蓄電池,（2）充電電池(又稱二次電池),（2）充電電池(又稱二次電池),Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O(-)(+),負(fù)極:Pb+SO42--2e-==PbSO4,Pb+PbO2+4H++2SO42-==2PbSO4+2H2O,正極:PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O,鉛蓄電池,特點：,電池總反應(yīng)式：,二次電池,可再次充電使用,氫氧燃料電池,(3)燃料電池,(3)燃料電池,新型電池中，電極的導(dǎo)電材料一般多孔的金屬板，負(fù)極是通入還原劑的一方，正極是通入氧化劑的一方。,氫氧燃料電池，電解質(zhì)溶液為30%的氫氧化鉀溶液.正極：O2+4e+2H2O===4OH-負(fù)極：2H2–4e+4OH-===4H2O,總反應(yīng)式：2H2+O2==2H2O,特點：,高效,環(huán)境污染少,外加設(shè)備供給氧化劑,例2,寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液）的電極反應(yīng)式及總方程式：,正極：2O2+8e-+4H2O===8OH-負(fù)極：CH4+10OH--8e===CO32-+7H2O總反應(yīng)：CH4+2O2+2OH-===CO32-+3H2O,反應(yīng)后溶液的pH如何變化？,4、鎳鉻電池,特點：比鉛蓄電池耐用，可密封反復(fù)使用。,NiO2（S）+Cd（S）+2H2O（L）=Ni（OH）2（S）+Cd（OH）2（S）,Ag2O（S）+Cd（S）+H2O（L）=2Ag（S）+Cd（OH）2（S）,例1,1969年美國“阿波羅11號”登月成功。飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。1、a是極，b是極電極反應(yīng)式分別為：,負(fù),正,例2,寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液）的電極反應(yīng)式及總方程式：,正極：2O2+8e-+4H2O===8OH-負(fù)極：CH4+10OH--8e===CO32-+7H2O總反應(yīng)：CH4+2O2+2OH-===CO32-+3H2O,反應(yīng)后溶液的pH如何變化？,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,