高中化學第二章 化學反應與能量課件新人教版必修2第二節(jié) 化學能與電能

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1、 第二章第二章 化學反應與能量化學反應與能量電能（電力）：二次能源電能（電力）：二次能源一次能源和二次能源一次能源和二次能源1,火力發(fā)電原理及過程火力發(fā)電原理及過程燃燒燃燒蒸汽蒸汽發(fā)電機發(fā)電機化學能化學能 熱能熱能 機械能機械能 電能電能一、化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化一、化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化a.我國煤炭資源豐富我國煤炭資源豐富,廉價方便廉價方便.b.電能清潔安全電能清潔安全,又快捷方便又快捷方便.a.排出大量的溫室效應氣體排出大量的溫室效應氣體.b.有廢氣可能導致酸雨有廢氣可能導致酸雨c.廢料廢水廢料廢水d.儲量有限儲量有限e.能量轉(zhuǎn)換效率低能量轉(zhuǎn)換效率低化學能電能化學能電能 ？（看書（看書P3

2、5頁第二、三段，回答問題）頁第二、三段，回答問題）1、當氧化劑和還原劑直接接觸進行反應時，化學、當氧化劑和還原劑直接接觸進行反應時，化學能要經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換為電能。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，使氧化反應和還原反、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應和還原反應在兩個不同區(qū)域進行。應在兩個不同區(qū)域進行。3、需要在氧化劑和還原劑之間架設橋梁使電子從、需要在氧化劑和還原劑之間架設橋梁使電子從氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。4、考慮氧化反應和還原反應發(fā)生的條件和環(huán)境，、考慮氧化反應和還原反應發(fā)生的條件和環(huán)境，化學物質(zhì)的選擇。化學物質(zhì)的選擇。5

3、、從電學角度考慮儀器選擇和組裝問題。、從電學角度考慮儀器選擇和組裝問題?！緦嶒炓弧緦嶒炓弧糠謩e把鋅片和銅片插入到稀分別把鋅片和銅片插入到稀H2SO4中中,觀察現(xiàn)象。觀察現(xiàn)象。一一,原原 電電 池池 原原 理理鋅片上有氣泡鋅片上有氣泡,銅片上沒有氣泡銅片上沒有氣泡Zn+ 2H+ Zn2+ + H2【實驗二【實驗二】再用導線把鋅片和銅片連接起來，觀察再用導線把鋅片和銅片連接起來，觀察銅片上有無氣泡產(chǎn)生？銅片上有無氣泡產(chǎn)生？在導線中間接入一個電流表，在導線中間接入一個電流表，觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)? A 實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象 ：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片

4、不斷溶解，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。溶解，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 實驗結(jié)論實驗結(jié)論 ：導線中有電流通過導線中有電流通過電子流動電子流動.avi.avi原電池原電池“負極出電子，電子回正極負極出電子，電子回正極” 2、變化變化: 活潑金屬活潑金屬發(fā)生氧化反應發(fā)生氧化反應向外線路提供向外線路提供電子電子原電池的負極；原電池的負極； 不活潑金屬（或石墨）不活潑金屬（或石墨）發(fā)生還原反應發(fā)生還原反應接受外線路提供的電子接受外線路提供的電子原電池的正極。原電池的正極。 一、原電池一、原電池1、定義定義:把把化學能化學能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔艿难b置的裝置.必發(fā)生必發(fā)生失電子失電子的氧化的氧化反應反應必發(fā)生必發(fā)生

5、得電子得電子的還原的還原反應反應電極電極材料材料現(xiàn)象現(xiàn)象電子電子得失得失電極反應電極反應原電池的電極原電池的電極Zn片片Cu片片總的離子反應方程式總的離子反應方程式失失得得Zn2e- Zn2+2H+ 2e- H2負極負極正極正極Zn+ 2H+ Zn2+ + H2有氣有氣體產(chǎn)體產(chǎn)生生Zn片片溶解溶解 兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和 另一種非金屬導體）構(gòu)成電極。另一種非金屬導體）構(gòu)成電極。電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液。電極用導線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路。電極用導線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路。3、化學電池的組成、化學電池的組成:正極、負極、電解質(zhì)溶液以及容器。正極、負極、電解質(zhì)溶液以及

6、容器。5,原電池化學反應本質(zhì)：原電池化學反應本質(zhì)： 較活潑的金屬發(fā)生氧化反應，較活潑的金屬發(fā)生氧化反應，電子電子從較活從較活潑的金屬（潑的金屬（負極負極）通過外電路流向通過外電路流向較不活潑的較不活潑的金屬（金屬（正極正極） 氧化還原反應氧化還原反應例例1： 銅銅.鋅鋅.稀稀H2SO4組成的原電池組成的原電池電極反應式電極反應式: 負極負極(Zn): Zn -2e- = Zn2+(氧化反應氧化反應)電極本身失去電子電極本身失去電子. 正極正極(Cu): 2H+2e- = H2 (還原反應還原反應)電解質(zhì)溶液中的陽離子得電子電解質(zhì)溶液中的陽離子得電子.注注: 得失電子相等得失電子相等, 總反應式

7、總反應式:兩式相加兩式相加 2H+ Zn= H2 + Zn2+ 或或 Zn+ H2SO4=ZnSO4+H2 CH2SO4（不可以）（不可以）（不可以）（不可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）例例2病病 例例 分分 析析例例3 3病病 例例 分分 析析病病 例例 分分 析析 你能為她開一個藥方嗎？你能為她開一個藥方嗎？6,6,判斷原電池正、負極的方法判斷原電池正、負極的方法由組成原電池的兩極材料判斷：由組成原電池的兩極材料判斷：一般是活潑的金屬為負極一般是活潑的金屬為負極活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷：根據(jù)電流方向

8、或電子流動方向判斷：電流是由正極流向負極；電流是由正極流向負極；電子流動方向是由負極流向正極。電子流動方向是由負極流向正極。根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，正極總是得電子發(fā)生還原反應。正極總是得電子發(fā)生還原反應。判斷下列裝置是否能構(gòu)成原電池，判斷下列裝置是否能構(gòu)成原電池，并寫出相應的電極反應及總反應。并寫出相應的電極反應及總反應。1,ZnZn與稀硫酸進行實驗與稀硫酸進行實驗.3,Zn石墨石墨與稀硫酸進行實驗與稀硫酸進行實驗.4,FeZn與稀硫酸進行實驗與稀硫酸進行實驗.5,CuZn與乙醇進行

9、實驗與乙醇進行實驗.6,CuZn與一個西紅柿與一個西紅柿(或一個蘋果或一個蘋果)進行實驗進行實驗.7,CuZn與兩個西紅柿進行實驗與兩個西紅柿進行實驗.8,CuZn與橙汁進行實驗與橙汁進行實驗.以上組合可以組成原電池以上組合可以組成原電池3,4,6,8例例1例例2, 把把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，相連時，a為負極；為負極；c、d相連時，電流由相連時，電流由d到到c；a、c相連時，相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金上有大量氣泡產(chǎn)生

10、，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為：屬的活動性順序由強到弱的為： ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B例例3, 請根據(jù)反應請根據(jù)反應: 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+設計原電池，你有哪些可行方案設計原電池，你有哪些可行方案?Fe-Cu FeCl3Fe-C Fe(NO3)3Fe-Ag Fe2(SO4)3根據(jù)反應設計原電池，你有哪些可行方案根據(jù)反應設計原電池，你有哪些可行方案? （ 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+ ）負極負極正極正極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液FeCuCAgFeCl3Fe(NO3)3 Fe2(SO4)3鋅片插入稀硫酸中

11、，被鋅片插入稀硫酸中，被腐蝕。（化學腐蝕）腐蝕。（化學腐蝕）鋅片在鋅鋅片在鋅,銅（稀硫酸）銅（稀硫酸）原電池中作為負極，也原電池中作為負極，也被腐蝕。（電化學腐蝕）被腐蝕。（電化學腐蝕）哪個更快？哪個更快？原電池的負極原電池的負極被腐蝕得更快。被腐蝕得更快。分析鋅分析鋅,鐵（稀硫酸）原鐵（稀硫酸）原電池中的電極反應。電池中的電極反應。你感受到作為正極，鐵你感受到作為正極，鐵被保護了嗎？被保護了嗎？原電池的金屬原電池的金屬正極被保護。正極被保護。二二,發(fā)展中的化學電源發(fā)展中的化學電源干電池堿性電池蓄電池鋰離子電池燃料電池干電池堿性電池（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應原理）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應原理（1）

12、干電池結(jié)構(gòu)及電極反應原理）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應原理負極：負極：Zn 2e- = Zn2+正極：正極：2NH4+ + 2e- = 2NH3+H2Zn + 2NH4+ = Zn2+2NH3+H2電池總反應式：電池總反應式：特點：特點：a：一次性電池，不可逆一次性電池，不可逆b：用用KOH代替代替NH4Cl能提高能提高 性能，延長壽命性能，延長壽命蓄電池（2）充電電池）充電電池(又稱二次電池又稱二次電池)（2）充電電池）充電電池(又稱二次電池又稱二次電池)Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O(-) (+)負極負極: Pb +SO42- - 2e- = PbSO4 Pb

13、 + PbO2 + 4H+ +2SO42- = 2PbSO4 + 2H2O正極正極:PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O鉛蓄電池鉛蓄電池特點：特點：電池總反應式：電池總反應式：二次電池二次電池,可再次充電使用可再次充電使用氫氧燃料電池氫氧燃料電池(3)(3)燃料電池燃料電池(3)(3)燃料電池燃料電池 新型電池中，電極的導電材料一般多新型電池中，電極的導電材料一般多孔的金屬板，負極是通入還原劑的一方，孔的金屬板，負極是通入還原劑的一方，正極是通入氧化劑的一方。正極是通入氧化劑的一方。 氫氧燃料電池，電解質(zhì)溶液為氫氧燃料電池，電解質(zhì)溶液為30%的氫的氫 氧化

14、鉀溶液氧化鉀溶液. 正極：正極： O2+ 4e + 2H2O = 4OH- 負極：負極： 2H2 4e + 4OH-= 4H2O總反應式：總反應式： 2H2+O2=2H2O特點：特點：高效高效,環(huán)境污染少環(huán)境污染少,外加設備供給氧化劑外加設備供給氧化劑例例2, 寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為氫氧寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液）的電極反應式及總方程式：化鉀溶液）的電極反應式及總方程式： 正極：正極： 2O2O2 2 + 8e + 8e- - + 4H + 4H2 2O = 8OHO = 8OH- -負極：負極： CHCH4 4 + 10OH + 10OH- - -8e = CO -8

15、e = CO3 32-2- + 7H + 7H2 2O O總反應：總反應：CHCH4 4 + 2O + 2O2 2 + 2OH + 2OH- - = CO = CO3 32-2- + 3H + 3H2 2O O 反應后溶液的反應后溶液的pH如何變化？如何變化？4、鎳鉻電池、鎳鉻電池 特點：比鉛蓄電池耐用，可密封反復使用特點：比鉛蓄電池耐用，可密封反復使用。 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）KOH溶液溶液H2O2H2Oa b例例1,1,19691969年美國年美國“阿

16、波羅阿波羅1111號號”登月成功。飛船上使用登月成功。飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的氫氧燃料電池是一種新型的化學電池，其構(gòu)造如圖示：的化學電池，其構(gòu)造如圖示：兩個電極均由多孔性碳制成，兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。在電極表面放電。1 1、a a是是 極，極， b b是是 極極電極反應式分別為：電極反應式分別為：負負正正 例例2, 寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液）的電極反應式及總液為氫氧化鉀溶液）的電極反應式及總方程式：方程式： 正極：正極： 2O2O2 2 + 8e + 8e- - + 4H + 4H2 2O = 8OHO = 8OH- -負極：負極： CHCH4 4 + 10OH + 10OH- - -8e = CO -8e = CO3 32-2- + 7H + 7H2 2O O總反應：總反應：CHCH4 4 + 2O + 2O2 2 + 2OH + 2OH- - = CO = CO3 32-2- + 3H + 3H2 2O O 反應后溶液的反應后溶液的pH如何變化？如何變化？