化學：《化學能與電能的轉(zhuǎn)化》課件七（共83張PPT）（蘇教版必修2）

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,歡迎進入化學課堂,第三單元化學能與電能的轉(zhuǎn)化,第一課時化學能轉(zhuǎn)化為電能,（分析火力發(fā)電的利與弊）,⑴,將Zn片插入H2SO4溶液中有什么現(xiàn)象？為什么？,⑵,將Cu片插入H2SO4溶液中有什么現(xiàn)象？為什么？,,演示探究,⑷，若將Zn片,Cu片用一導線連接再浸在H2SO4溶液中，有什么現(xiàn)象？為什么？,⑶，將一Zn片,Cu片平行插入H2SO4溶液中，有什么現(xiàn)象？為什么？,⑸，導線間接一電流計有何現(xiàn)象產(chǎn)生？為什么？,⑹，用一干電池連接電流計驗證電子流向，確定Zn片,Cu片的正負極是怎樣的？,銅片上沒有明顯現(xiàn)象，鋅片上有無色氣體產(chǎn)生。,銅片上沒有明顯現(xiàn)象，鋅片上有無色氣體產(chǎn)生。,銅片上有無色氣體產(chǎn)生，鋅片無明顯現(xiàn)象。,銅片上有無色氣體產(chǎn)生，鋅片無明顯現(xiàn)象，電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn)。,H+在銅片上得到電子被還原成氫氣。,H+在銅片上得到電子被還原成氫氣，說明有電子從鋅片流入到銅片.,原電池,問題探究1、你能找到原電池的正負極嗎?這一原電池在工作時的電流流動方向是怎樣的？,定義:把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。,電子由鋅片經(jīng)導線流向銅片，電流由銅片流出，從鋅片流入。,、鋅片：Zn－2e－＝Zn2+（氧化反應）銅片：2H++2e－＝H2↑（還原反應）,問題探究2、你知道原電池的工作原理嗎？能不能寫出在二個電極上的離子反應方程式？,原電池的工作原理：氧化還原反應,氧化反應,Zn－2e-＝Zn2+,2H++2e-＝H2↑,負極,正極,Zn+2H+＝Zn2++H2↑,鋅銅原電池原理,還原反應,還原劑(Zn)失去電子，發(fā)生氧化反應,氧化劑(H+)在銅極上得到電子，發(fā)生還原反應,還原劑失去的電子從鋅極流出,流入銅極.,經(jīng)外電路,,,,,Zn2+,H+,,SO42-,,,,電流方向,,意大利物理學家亞歷山德羅.伏打(AlessandroVolta),伏打電池,1.原電池：將化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置,化學能轉(zhuǎn)化為電能,原電池的原理：,氧化還原反應,總反應：,2H++2e-=H2↑,Zn－2e-=Zn2+,Zn+2H+=Zn2++H2↑,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,(離子方程式）,（化學方程式）,正極：,負極：,（氧化反應）,（還原反應）,2.電極反應,實驗探究形成原電池的條件,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,形成條件二：電極需插進電解質(zhì)溶液中,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,實驗探究形成原電池的條件,實驗探究形成原電池的條件,形成條件四：必須存在自發(fā)的氧化還原反應,3.構(gòu)成原電池的條件,(1)有活潑性不同的兩個電極,(2)兩電極都接觸電解質(zhì)溶液,（3）正極、負極、電解質(zhì)溶液構(gòu)成閉合回路,(4)在電極表面上能發(fā)生自發(fā)進行的氧化還原反應。,,電解質(zhì)溶液,失e，沿導線傳遞，有電流產(chǎn)生,陽離子,負極,正極,陽離子,原電池工作原理：,,動腦動手,有下列材料：Zn片、Cu片、導線、水果、電流計，請設計一個裝置使電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。,本節(jié)要點:1，原電池概念。2，構(gòu)成原電池的條件。3，原電池的正負極和電子流向判斷。4，原電池的工作原理。,例題：,把A、B、C、D4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，D上產(chǎn)生大量氣泡；A、C相連時，電流由C經(jīng)導線流向A；B、D相連時，電子由D經(jīng)導線流向B，則此4種金屬的活動性由強到弱的順序為（）①A＞B＞C＞D②A＞C＞D＞B③C＞A＞B＞D④B＞A＞C＞D,②,A＞B,C＞D,A＞C,D＞B,①,②,③,(),(),(∨),2H++2e-＝H2↑,負極：,總反應：,正極：,Zn－2e-＝Zn2+,Zn+2H+＝Zn2++H2↑,⑤,④,(∨),(∨),負極：,正極：,總反應：,正極：,負極：,總反應：,Zn－2e-＝Zn2+,2H++2e-＝H2↑,Zn+2H+＝Zn2++H2↑,Fe－2e-＝Fe2+,Cu2++2e-＝Cu,Fe+Cu2+＝Fe2++Cu,２、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四種金屬，將Ａ和Ｂ用導線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，Ｂ不易腐蝕。將Ａ、Ｄ分別放入等濃度鹽酸中，Ｄ比Ａ反應劇烈。將Ｃｕ浸入Ｂ的鹽溶液中無明顯變化，如果把Ｃｕ浸入Ｃ的鹽溶液中，有金屬Ｃ析出。其活動順序為：（）Ａ、ＤＣＡＢＢ、ＤＡＢＣＣ、ＤＢＡＣＤ、ＢＡＤＣ,B,3、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（）,C,二、原電池原理的應用,二、原電池原理的應用：,1、研制分析化學電源；,2、促進某些氧化還原反應的進行，加快反應速率,3、尋找鋼鐵防腐蝕的方法,4、原電池的設計……,閱讀教材39頁資料卡分析鋼鐵電化學腐蝕的原因，探討防止鋼鐵的方法及原理。,鋼鐵的吸氧腐蝕,原理：在潮濕空氣中鋼鐵表面形成無數(shù)微小的原電池。負極：Fe—2e—=Fe2+正極：2H20+O2+4e—=4OH—Fe2++2OH—=Fe（OH）24Fe（OH）2+2H20+O2=4Fe（OH）32Fe（OH）3=Fe2O3+3H2O,鋼鐵的防腐蝕：,4、原電池的設計,（1）請結(jié)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:.,4.原電池的設計,（2）將氧化還原反應：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2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:.,4.原電池的設計,（3）將氧化還原反應：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2?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:.,4.原電池的設計,（4）將氧化還原反應：Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2?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:.,問題探究將銅棒和鋁棒用導線連接后插入濃硝酸中,是否構(gòu)成了原電池?,若構(gòu)成了原電池,負極材料是什么?電極反應式?,4.化學電源,（1）一次電池（如干電池）:用過后不能復原（2）二次電池（如蓄電池）:充電后能繼續(xù)使用（3）燃料電池（4）海水電池,負極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+正極（石墨）：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O總反應：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O,干電池——Zn-Mn普通干電池,（1）一次電池,鋅錳堿性電池是一種新型的干電池。正極材料為MnO2,負極材料為Zn，還原產(chǎn)物為MnOOH,電解質(zhì)是KOH溶液，總：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH請寫出電極反應式并分析其工作原理。,負極：Zn+2OH－－2e-=Zn(OH)2正極：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO（OH）+2OH－總反應：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO（OH）,堿性Zn-Mn干電池,銀鋅電池—鈕扣電池該電池使用壽命較長，廣泛用于電子表和電子計算機。其電極分別為Ag2O和Zn，電解質(zhì)為KOH溶液。發(fā)生反應后生成Ag和ZnO,其電極反應式為：,負極：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-,銀鋅紐扣電池,總反應式為：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag,（2）二次電池,鉛蓄電池,（1）電極材料及原料（2）電解質(zhì)溶液（3）電極反應式：,正極：PbO2負極：Pb,H2SO4溶液,負極（Pb）:Pb-2e-+SO42-=PbSO4,Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,正極（PbO2）:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O,總反應：,負極：Pb+SO42-=PbSO4+2e-正極：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O電池總反應：Pb+PbO2+2SO42-+4H+=2PbSO4+2H2O,陰極：PbSO4+2e-＝Pb+SO42-陽極：PbSO4+2H2O＝PbO2+SO42-+4H++2e-電池總反應：2PbSO4+2H2O＝Pb+PbO2+2SO42-+4H+,鉛蓄電池的放電過程——原電池,鉛蓄電池的充電過程——電解池,鉛蓄電池的充放電過程,把能源中燃料燃燒反應的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換器”,,優(yōu)點：效率高、無污染，裝置可持續(xù)使用,燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應產(chǎn)物不斷排出電池,（3）新型燃料電池,教材40頁,燃料電池,負極：2H2+4OH--4e-=4H2O正極：O2+2H2O+4e-=4OH-總反應：O2+2H2=2H2O,常見的燃料電池有氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、鋁-空氣燃料電池、熔融鹽燃料電池等。,如圖電池反應,（4）海水電池,1991年，我國首創(chuàng)以鋁-空氣-海水為能源的新型電池，用作航海標志燈。該電池以取之不的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。這種海水電池的能量比“干電池”高20～50倍。電極反應式為：負極：正極：電池總反應：,4Al-12e-=4Al3+,3O2+6H2O+12e-=12OH-,4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3↓,怎樣書寫燃料電池的電極反應式和總反應式？書寫步驟：（1）寫出燃燒反應，根據(jù)電解液改寫燃料電池總反應；（2）寫出正極的電極反應式(一般較簡單);（3）由燃料電池總反應減去正極的電極反應式得負極的電極反應式。,正極反應一般為①酸性介質(zhì)②堿性介質(zhì),O2+4H++4e－=2H2O,O2+2H2O+4e－=4OH-,CH4、O2、NaOH組成的燃料電池1.燃燒總化學反應：CH4+2O2→CO2+2H2O2.燃料電池總反應：3.正極：4.負極：,CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O,2O2+4H2O+8e－=8OH-,CH4+10OH--8e－=CO32-+7H2O,甲醇燃料電池是由甲醇和氧氣及強堿電解質(zhì)溶液構(gòu)成的新型手機電池，電量可達現(xiàn)用鎳氫或鋰電池的十倍，可連續(xù)使用一個月才充一次電。據(jù)此回答：,(1)甲醇是極,電極反應式是:;(2)電池反應的離子方程式:,2CH3OH+16OH--12e－=2CO32-+12H2O,2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O.,負,第二課時電能轉(zhuǎn)化為化學能,在生產(chǎn)和生活中我們不但要利用化學反應，使化學能轉(zhuǎn)化為電能，而且要利用化學反應使電能轉(zhuǎn)化為化學能。電能轉(zhuǎn)化為化學能一般通過電解的方法來完成。我們已學過的化學課程里涉及利用電解反應來制取新物質(zhì)的例子嗎？,電解水,水,H2、O2,2H2O==2H2?+O2?,電解食鹽水,H2O、NaCl,NaOH、H2、Cl2,2NaCl+2H2O=2NaOH+H2?+Cl2?,電解融熔氯化鈉,NaCl,Na、Cl2,2NaCl=2NaCl+Cl2?,電解融熔氧化鋁,Al2O3,Al、O2,2Al2O3==2Al+3O2?,在U形管中加入飽和氯化銅溶液，用石墨棒作電極，接通電源，電解數(shù)分鐘后，觀察現(xiàn)象。,（1）接電源負極的石墨棒上有＿＿＿＿＿＿＿＿，電極反應為＿＿＿＿＿＿＿＿。（2）接電源正極的石墨棒上有＿＿＿＿＿＿＿＿，電極反應為＿＿＿＿＿＿＿＿。（3）電解反應的化學方程式＿＿＿＿＿＿＿＿。（4）在上述電解反應中，被氧化的物質(zhì)是＿＿＿＿，被還原的物質(zhì)是＿＿＿＿。（5）比較電解飽和氯化鈉溶液與電解飽和氯化銅溶液，有什么不同？為什么？,有銅析出,Cu2++2e-=Cu,有Cl2放出,2Cl--2e-=Cl2,CuCl2==Cu+Cl2?,CuCl2,CuCl2,因參與電解的微粒不同。,,,,,三.電解原理及電解池,3.電極名稱和電極反應與電源負極相連的電極叫陰極，陰極上發(fā)生還原反應。與電源正極相連的電極叫陽極，陽極上發(fā)生氧化反應。,構(gòu)成電解池有什么條件？,構(gòu)成條件:（1）與外加電源相連的兩個電極（2）有電解質(zhì)溶液（3）形成閉合回路,1.電解:使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程.,2.電解池:借助于電流引起氧化還原反應的裝置，即把電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置叫電解池或電解槽,陰極:與電源負極相連，電子流入，發(fā)生還原反應,陽極:與電源正極相連，電子流出，發(fā)生氧化反應,4.電極的判斷,5.電子、離子的流向,電子從陽極通過電源流向陰極陽離子在電解質(zhì)溶液中移向陰極陰離子在電解質(zhì)溶液中移向陽極,比較原電池、電解池的異同點。,原電池、電解池的比較,稀硫酸稀硫酸稀硫酸硫酸ABCD,,,例題1：下列裝置中屬于原電池的是（）屬于電解池的是（）,B,CD,怎樣區(qū)分原電池、電解池？,原電池、電解池的區(qū)分關鍵看是否有外接電源；,練習,分析下圖，哪個是原電池，哪個是電解池。,多池組合判斷：①無外電源：一池為原電池，其余為電解池；②有外電源：全部為電解池或電鍍池、精煉池。,6.電極產(chǎn)物的判斷及電極反應的書寫,陽極:先看電極后看溶液(1)活潑金屬電極:金屬電極失電子（除金和鉑)(2)惰性電極:溶液中陰離子失去電子,失電子能力為:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-陰極:溶液中陽離子得電子,得電子能力為:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>……,陰極：___電子，發(fā)生____反應，離子_____越強，反應越容易。常見陽離子放電順序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+陽極：___電子，發(fā)生____反應，離子_____越強，反應越容易。①當陽極為惰性電極(石墨、鉑、金)時,常見陰離子放電順序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F,得,還原,氧化性,失,氧化,還原性,離子放電規(guī)律,,,記筆記,,分析電解反應的一般思路,溶液中存在的離子,兩極上的電極反應,離子的移動方向及放電順序,,,判斷電解池的陰、陽極,,,,,,電解Na2SO4溶液的分析,陰極,,,,,,,,,,,,,,陽極,氧氣,氫氣,,,陽極:4OH--4e-=2H2O+O2,陰極:4H++4e-=2H2,變大,不變,加H2O,2H2O===2H2↑+O2↑,通電,如電解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液時其電極反應式為：,電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)增大，若要恢復原來的濃度，只需加入一定量的水即可。,用惰性電極電解電解質(zhì)溶液規(guī)律,(1)電解水型：,,,,,電解CuCl2溶液的分析,陰極,,,,,,,,,,,,,,,陽極,,,,,氯氣,銅,CuCl2Cu+Cl2↑,陽極：2Cl--2e-=Cl2,陰極：Cu2++2e-=2Cu,減小,增大,加CuCl2,如電解鹽酸、CuCl2溶液等,電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)減小，若要恢復原來的組成和濃度，需加入一定量的溶質(zhì)(通入一定量的HCl氣體),電解鹽酸,(2)電解本身：,,,,,電解CuSO4溶液的分析,陰極,,,,,,,,,,,,,,,陽極,,,,,氧氣,銅,2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,陰極：Cu2++2e-=Cu,減小,加CuO,,陽極:4OH--4e-=2H2O+O2,減小,如電解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。,電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)減小，若要恢復原來的組成和濃度，需加入一定量金屬氧化物。,電解CuSO4溶液,(3)放氧生酸型：,,,,,電解NaCl溶液的分析,,,,,,,,,,,,,,,陰極,陽極,氫氣,氯氣,陽極:2Cl--2e-=Cl2,陰極:2H++2e-=H2,2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,減小,增大,加HCl,如電解NaCl、KCl、MgCl2溶液等。,電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)減小，若要恢復原來的組成和濃度，需通入一定量的HCl氣體。,(4)放氫生堿型：,2.（2002廣東10）在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應，同屬氧化反應或同屬還原反應的是A.原電池的正極和電解池的陽極所發(fā)生的反應B.原電池的正極和電解池的陰極所發(fā)生的反應C.原電池的負極和電解池的陽極所發(fā)生的反應D.原電池的負極和電解池的陰極所發(fā)生的反應,高考題例析,BC,3.（05全國卷I）11．關于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是A．電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B．若在陽極附近的溶液中滴入KI試液，溶液呈棕色C．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色D．電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性,B,4.（2003上海16．右圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關的判斷正確的是A.a為負極、b為正極B.a為陽極、b為陰極C.電解過程中，d電極質(zhì)量增加D.電解過程中，氯離子濃度不變,C,（2）活潑金屬的冶煉鈉的制取鎂的制取鋁的制取,總反應式:2NaCl2Na+Cl2↑,總反應式:MgCl2Mg+Cl2↑,總反應式:2Al2O32Al+3O2↑,（1）氯堿工業(yè)——電解飽和食鹽水,7.電解原理的應用,（3）電鍍銅,(1)電鍍是利用電解原理在某些鍍件上鍍上一層其他金屬或合金的過程，是電解的一個重要應用。,(2)電鍍池的形成條件陰極：待鍍金屬制品陽極：鍍層金屬電鍍液：含有鍍層金屬陽離子的可溶性鹽溶液,實驗現(xiàn)象,陽極：陰極：,銅變小,有紅色固體產(chǎn)生,反應方程式,Cu－2e-＝Cu2+,Cu2++2e-＝Cu,電鍍液的組成及酸堿性不會變化,（4）銅的電解精煉,⑴、粗銅所含的雜質(zhì),Zn、Fe、Ni、Ag、Au等,⑵、粗銅的精煉,以粗銅為陽極，以純銅為陰極，以CuSO4溶液為電解液進行電解,陽極：Zn－2e－＝Zn2+Fe－2e－＝Fe2+Ni－2e－＝Ni2+Cu－2e－＝Cu2+,陰極：Cu2++2e－＝Cu,長時間電解后必須補充電解液,,,,要點一：原電池、電解池、電鍍池的比較,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,