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化方式。舉例說明化學能與電能轉化關系及其應用。2、知道原電池的組成及反應原理，能夠應用氧化還原理論解釋簡單的原電池反應。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、組成及應用。難點：通過原電池實驗的探究，引導學生從電子轉移角度理解化學能向電能轉化的本質以及這種轉化的綜合利用價值。,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：。,一次能源經過加工、轉換得到,電能、蒸汽能、機械能等,其特點是：。。,把存在于自然界的能源經加工轉換得到,由于電能具有易輸送、能儲藏，可以很方便地轉換為光能、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、化學能通過燃燒轉化為電能,⑴傳統(tǒng)的化學能轉化為電能的方式是通過化石燃料的燃燒,,其轉換過程：,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化為電能,⑴銅鋅原電池,[實驗2—4]P35現(xiàn)象：關閉電鍵K可以看到電流計，鋅片，銅片上。反應原理：鋅片：銅片：總反應式：,指針偏轉,溶解,產生氣泡,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：總反應式：,Fe—2e—=Fe2+,2H++2e—=H2↑,Fe+2H+=Fe2++H2↑,c、把H2SO4換成CuSO4鋅片：銅片：總反應式：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,,①定義：,將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置,,②本質：,電子的轉移,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)反應類型判斷，失電子發(fā)生氧化反應的為極，得電子發(fā)生還原反應的為極d根據(jù)反應現(xiàn)象判斷，通常負極會逐漸溶解，正極會有氣體產生或有固體析出。,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電解質溶液（插入其中并與電極自發(fā)反應）；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)生反應的物質，在原電池中，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應。,b、書寫電極反應式時，應重視介質是否參與反應，并注意兩極得失電子總數(shù)相等。,c、將兩極的電極反應式相加可得原電池的總反應式。,⑦原電池原理的應用,a、加快氧化還原反應的速率,b、比較金屬的活動性強弱,c、設計原電池,如利用Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2的氧化還原反應設計原電池,負極：,,Cu—2e—=Cu2+,氧化反應,正極：,2Fe3++2e—=2Fe2+,,還原反應,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溶液構成的原電池的負極是，正極反應式，負極反應式。,,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，還填有黑色粉末，吸收正極放出的。電極反應式為：負極：正極：電池總反應式：,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?？沙潆婋姵厥莾蓸O都參加反應的電池。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時應停止使用，需充電，充電時起電解池的作用，電極反應為：陽極：陰極：充電總反應式：鉛蓄電池放電和充電總反應式：,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為電解質負極：正極：放電總反應式：,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，主要用于航天領域。它的電極材料一般為鉑電極，活性炭電極，電解質溶液一般為40%的KOH溶液。,負極：正極：放電總反應式：,2H2+4OH——4e—=4H2O,O2+2H2O+4e—=4OH—,2H2+O2=2H2O,若電解質溶液為稀H2SO4負極：正極：放電總反應式：,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,