公开课化学能与电能优质课件.pptx

1、化学能与电能化学能与电能能能源源材材料料 信信息息现代社会现代社会现代社会的三大支柱现代社会的三大支柱能能源源阅读教材阅读教材P39 资料卡片资料卡片蒸汽蒸汽电能电能石油石油天然气天然气原煤原煤请请指出下列哪些是指出下列哪些是二次能源二次能源？水能水能风能风能 电能是现代社会中应电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，污染最小的一种二次能源，又称为电力。又称为电力。一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能水库水库氧化还原反应氧化还原反应电子转移电子转移断键和断键和成键成键 电子电子流出流出+ 电流流出电流流出能量变化能量变化规定正电荷定向移动的规定

2、正电荷定向移动的方向为电流的方向为电流的方向。方向。1799世界上第一个电池世界上第一个电池-伏打电池伏打电池伏打电池是实用电池的开端伏打电池是实用电池的开端电池的发展电池的发展银银锌锌浓浓食盐溶液食盐溶液浸浸泡过的湿布泡过的湿布电解质溶液电解质溶液电子电子电流电流+-【思考思考】什么样的化学反应才具备将化什么样的化学反应才具备将化学能转化为电能的前提呢？学能转化为电能的前提呢？理论上，任何理论上，任何氧化还原反应氧化还原反应都可以都可以银银锌锌浓浓食盐溶液食盐溶液浸浸泡过的湿布泡过的湿布电解质溶液电解质溶液+-伏打电池伏打电池铜铜稀酸稀酸现象现象电流计铜片锌片 实验结论实验结论 ：导线中有电

3、流通过。：导线中有电流通过。一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能实验实验2-42-4有气泡产生有气泡产生不断溶解不断溶解指针发生偏转指针发生偏转如图，将铜片和锌片用导线连接如图，将铜片和锌片用导线连接（中间连接一个灵敏电流计），（中间连接一个灵敏电流计），平行插入装有稀硫酸的烧杯中平行插入装有稀硫酸的烧杯中, ,请观察现象。请观察现象。学与问学与问1.电子是怎样流动的电子是怎样流动的?CuZn 稀硫酸稀硫酸2.如何判定该装置的正负极如何判定该装置的正负极?Zn Cu导线导线负极负极正极正极负极：负极：Zn2e=Zn2+ (氧化反应氧化反应)3.由由1和和2判断正、负极分别判断正、负极分别发

4、生了什么反应发生了什么反应?正极：正极：2H+ + 2e=H2 (还原反应还原反应) 所以，该装置能将所以，该装置能将 能转变为能转变为 能。能。化学化学 电电4.该装置反应的离子方程式为：该装置反应的离子方程式为： 。 e-H+H2Zn2+ Zn + 2 H+ = Zn2+ + H2(1)(1)概念：把概念：把化学能化学能转变为转变为电能电能的装置。的装置。1 1、原电池、原电池( (2 2) )反应本质：反应本质： 反应反应。氧化还原氧化还原(3)(3)原电池正负电极的原电池正负电极的简单简单判断方法判断方法：负极：正极： 电子 ，发生 反应。电子 ，发生 反应。流出流出流入流入氧化氧化还

5、原还原Zn一一2e一一= Zn2+氧化反应氧化反应 2H+ +2e一一= H2还原反应还原反应负极负极正极正极总反应：总反应：Zn + 2 H+ = Zn2+ + H2ZnCuMgAl稀稀硫酸硫酸 MgAl氢氧化钠氢氧化钠溶液溶液 -+-+e-ZnC稀硫酸稀硫酸-+ZnFe稀硫酸稀硫酸-+I I-+-+2.下列说法中正确的是下列说法中正确的是( ) A.原电池是把电能转为化学能的原电池是把电能转为化学能的装置。装置。 B.原电池中电子流出的一极是正极，发原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化生氧化反应。反应。 C.原电池正极和负极上均发生了氧化还原电池正极和负极上均发生了氧化还原原反应反应 。

6、 D.原电池中的阳离子向正极原电池中的阳离子向正极移动。移动。D负极负极正极正极Zn-2e-=Zn2+2H+ +2e-=H2 H+阳离子阳离子正极正极负极负极阴离子阴离子e-ZnCu稀硫酸稀硫酸e-电荷定向移动动画演示电荷定向移动动画演示表示表示SO42-表示表示ZnZn2 2+ +表示表示H+表示表示e-(只表示移动只表示移动方向方向)是不是是不是所有的氧化还原反应都能形成原电池？所有的氧化还原反应都能形成原电池？思考：思考：【形成条件形成条件】1)活泼性活泼性不同的两个不同的两个电极。电极。2 2、形成原电池的条件、形成原电池的条件ZnCu稀硫酸稀硫酸ZnZn稀硫酸稀硫酸ZnFe稀硫酸稀硫

7、酸C【形成条件形成条件】1)活泼性活泼性不同的两个不同的两个电极。电极。2 2、形成原电池的条件、形成原电池的条件ZnCu稀硫酸稀硫酸ZnCu植物油植物油2)电极需插进电解质溶液电极需插进电解质溶液中。中。酒精酒精CCl4【形成条件形成条件】1)活泼性活泼性不同的两个不同的两个电极。电极。2 2、形成原电池的条件、形成原电池的条件ZnCu稀硫酸稀硫酸2)电极需插进电解质溶液电极需插进电解质溶液中。中。ZnCu稀硫酸稀硫酸3)必须必须形成闭合形成闭合回路。回路。1.定义定义2.反应本质：反应本质：氧化还原反应氧化还原反应3.电极反应电极反应4.原电池的构成条件原电池的构成条件负极：失电子，发生氧

8、化反应负极：失电子，发生氧化反应正极：得电子，发生还原反应正极：得电子，发生还原反应将将化学能化学能转化为转化为电能电能的装置。的装置。“两极一液成回路两极一液成回路”学以致用之一请你利用下列仪器自制一个请你利用下列仪器自制一个 锌片、铜片、导线、电流表、西红柿锌片、铜片、导线、电流表、西红柿学以致用之二学以致用之二1）两两个个电极活泼性不同。电极活泼性不同。3）两极相连形成闭合回路）两极相连形成闭合回路。2）电极）电极材料插材料插入入电解质溶液。电解质溶液。 练习练习 下列哪些装置能构成原电池？下列哪些装置能构成原电池？稀硫酸稀硫酸ZnFe稀硫酸稀硫酸AgCuA“两极一液成回路两极一液成回路

9、” 练习练习2 2 已知空气已知空气-锌电池的电极反应为：锌电池的电极反应为：锌粒：锌粒：Zn + 2OH2e = ZnO + H2O石墨：石墨：O2 + H2 + 2e = 2OH，锌片是，锌片是（ ）A正极，并被还原正极，并被还原 B正极，并被氧化正极，并被氧化C负极，并被还原负极，并被还原 D负极，并被氧化负极，并被氧化 练习练习1 1 下列烧杯中盛有稀硫酸，能够形成原电池下列烧杯中盛有稀硫酸，能够形成原电池并且铁为正极的是并且铁为正极的是（ ） DC自制自制电池电池苹果苹果电池电池实践活动实践活动自制自制电池电池柠檬柠檬电池电池实践活动实践活动自制自制电池电池葡萄葡萄电池电池实践活动实

10、践活动自制自制电池电池果汁果汁电池电池实践活动实践活动自制自制电池电池土豆土豆电池电池实践活动实践活动实践活动实践活动自制自制电池电池西红柿西红柿电池电池Zn 2e- - = Zn 2+Zn 2e- - = Zn 2+2H+ + 2e- - = H2 Cu2+ + 2e- - = Cu 总反应总反应 : Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2 总反应总反应: Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 或或 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2或或 Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu负极负极（锌片）：（锌片）：正极正极（石墨）：（石墨）：负极负极（锌片）：（锌片）：正极正极（铜片）：（铜片

11、）： 3 3、如何书写电极反应方程式如何书写电极反应方程式1、负极：较活泼金属负极：较活泼金属（A） 电极反应电极反应：A - ne- = An+ (氧化反应氧化反应)2 2、正极：较不活泼金属或非金属正极：较不活泼金属或非金属（B B） 电极反应：电极反应： Bm+ + me- = B ( (还原反应还原反应) ) 注意：正负极得失电子数要相等。注意：正负极得失电子数要相等。3 3、总反应：、总反应：总反应（离子方程式）总反应（离子方程式）= = 负极反应负极反应+ +正极反应正极反应3 3、如何书写电极反应方程式如何书写电极反应方程式2Al 2Al 6e6e- - = 2Al = 2Al

12、3+3+Cu Cu 2e2e- - = Cu= Cu2+2+6H6H+ + + 6e+ 6e- - = 3H = 3H2 2 2Fe2Fe3+ 3+ + 2e+ 2e- - = 2Fe = 2Fe2+2+ 总反应总反应 : 2Al + 6H: 2Al + 6H+ + = 2Al = 2Al3+ 3+ + 3H+ 3H2 2 总反应总反应: : Cu + 2FeCu + 2Fe3+3+ = 2Fe = 2Fe2+ 2+ + Cu+ Cu2+2+ 或或 2Al+3H2Al+3H2 2SOSO4 4=2Al=2Al2 2(SO(SO4 4) )3 3+3H+3H2 2或或 Cu+2FeClCu+2F

13、eCl3 3 = 2FeCl= 2FeCl2 2+CuCl+CuCl2 2负极负极：正极正极：负极负极：正极正极：或或或或2Ag2Ag+ + + 2e+ 2e- - = 2Ag = 2Ag 总反应总反应 : Fe + 2Ag: Fe + 2Ag+ + = Fe = Fe2+ 2+ + 2Ag + 2Ag 负极负极：正极正极：或或Fe Fe 2e2e- - = Fe = Fe2+2+或或 Fe+2AgNOFe+2AgNO3 3=2Fe(NO=2Fe(NO3 3) )2 2+2Ag+2Ag知识回顾知识回顾活性不同活性不同电解质电解质闭合回路闭合回路4.4.原电池原理的应用原电池原理的应用形成原电池

14、反应，加快反应速率形成原电池反应，加快反应速率。揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。判断金属活动性的判断金属活动性的强弱强弱。 例例 X X、Y Y、Z Z都是金属，把都是金属，把X X浸入浸入Z Z的硝酸盐溶液中，的硝酸盐溶液中，X X的表面有的表面有Z Z析出，析出，X X与与Y Y组成原电池时，组成原电池时，Y Y是电池的负是电池的负极。极。X X、Y Y、Z Z三种金属的活动性顺序为三种金属的活动性顺序为( )( )C形成原电池反应，加快反应速率形成原电池反应，加快反应速率。揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。判断金属

15、活动性的判断金属活动性的强弱强弱。请将请将Fe+Cu2+ =Cu+Fe2+设计设计成一个原电池成一个原电池。(画装置图画装置图)制作化学电源制作化学电源Cu2+2e - =Cu 硫酸铜溶液硫酸铜溶液 铜、石墨等铜、石墨等铁铁Fe2e - =Fe2+4.4.原电池原理的应用原电池原理的应用3、Cu+2FeCl3 = 2FeCl2+CuCl2练习：练习：请将下列反应设计成原电池请将下列反应设计成原电池：(画装置图画装置图)1、Sn+H2SO4=SnSO4+H22、Zn+2AgNO3=2Zn(NO3)2+2Ag1231）化学电池有三大类型：）化学电池有三大类型： 、 、 . 一次性电池一次性电池 二

16、次电池二次电池 燃料电池燃料电池 2）特点：）特点：一次电池：不可充一次电池：不可充电电。 如干电池（又称为锌锰电池，是最早使用的化学电池）如干电池（又称为锌锰电池，是最早使用的化学电池）二次电池：可循环利二次电池：可循环利用用。 放电过程是将放电过程是将 能转化为能转化为 能；能； 充电过程是将充电过程是将 能转化为能转化为 能。能。燃料电池：可不断充入氧化剂、还原剂连续使用，燃料电池：可不断充入氧化剂、还原剂连续使用， 最理想的燃料是最理想的燃料是 。（1 1）产物为水，无污染）产物为水，无污染（2 2）与其它能源比）与其它能源比，反应相同质量，反应相同质量，放出能量多放出能量多（3 3）

17、来源广）来源广化学化学 电电 电电 化学化学H2 1.干电池干电池(一次性电池一次性电池)电极电极: :ZnZn为负极为负极, ,碳棒为正极碳棒为正极电解液电解液：NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和淀粉糊和淀粉糊电极方程电极方程式式 (了解了解) :负极负极(Zn):(Zn):ZnZn2e2e- -ZnZn2 2正极正极(C)(C)：2MnO2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4+ + + 2e + 2e- -= Mn= Mn2 2O O3 3+ + 2 2NHNH3 3 + + H H2 2O O1.干电池干电池(一次性电池一次性电池)2、铅蓄电池（二次电池）、铅蓄电池（

18、二次电池）1.干电池干电池(一次性电池一次性电池)PbPbSOSO4 42-2-2e2e- -PbSOPbSO4 4PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 22e2e- -PbSOPbSO4 42H2H2 2O O总电池反应总电池反应(了解了解) : PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 42PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O放电时：放电时：2、铅蓄电池（二次电池）、铅蓄电池（二次电池）1.干电池干电池(一次性电池一次性电池)充电时充电时 (了解了解) : 阴极阴极(Pb)(Pb)： PbSOPbSO4 4 2e2e- - PbPbSOSO4 42-2- 阳极阳极(

19、PbO(PbO2 2) ) PbSOPbSO4 42H2H2 2O O2e2e- -PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 2充电总反应充电总反应: : 2PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 4 放电总反应放电总反应: :PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 42PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O2、铅蓄电池（二次电池）、铅蓄电池（二次电池）1.干电池干电池(一次性电池一次性电池)3、锂电池、锂电池2、铅蓄电池（二次电池）、铅蓄电池（二次电池）1.干电池干电池(一次性电池一次性电池)3、锂电池、锂电池4、

20、新型燃料电池、新型燃料电池4、新型燃料电池、新型燃料电池2H2O22H2O(了解了解) : 2H2H2 2- - 4 4e e- - = = 4 4H H+ +(了解了解) : O O2 2+4H+4H+ + +4e4e- - =2H=2H2 2O O4、新型燃料电池、新型燃料电池(了解了解) : 2H2H2 2+4OH+4OH4e4e- -4H4H2 2O O(了解了解) : O O2 22H2H2 2O O 4 4e e- -4 4OHOH2H2O22H2O4、新型燃料电池、新型燃料电池银锌银锌电池电池（电解液电解液: KOH: KOH溶液）溶液）电极反应电极反应式式(了解了解) : 负极

21、负极（ZnZn）: :ZnZn2 2OHOH2e2e- -Zn(OH)Zn(OH)2 2 正极正极（AgAg2 2O O）: :AgAg2 2O OH H2 2O O2e2e- -2Ag2Ag2OH2OH总反应式总反应式: : ZnZnAgAg2 2O OH H2 2O O2Ag2AgZn(OH)Zn(OH)2 2练习练习锂电池锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为池，某种锂电池的总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是下列说法正

22、确的是( ) A、 Li是正极，电极反应为是正极，电极反应为Li e- - = Li+B、 Li是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li e- - = Li+C、 MnO2是负极，电极反应是负极，电极反应为为 MnO2 + e- - = MnO2 2- -D、 Li是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li 2e- - = Li2+B B练习练习燃料电池燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均均为惰性电极。下列叙述不正确的是为惰性电极。下列叙述不正确的是( )Aa极是负极，该电极上

23、发生氧化反应极是负极，该电极上发生氧化反应Bb极反应是极反应是O24OH4e = 2H2OC总反应方程式为总反应方程式为2H2O2 = 2H2OD氢氧燃料电池是具有应用前景的绿色电源。氢氧燃料电池是具有应用前景的绿色电源。B B 练习练习 以以MgMg片和片和AlAl片为电极，并用导线连接，同时插入片为电极，并用导线连接，同时插入NaOHNaOH溶液中，下列说法正确的是溶液中，下列说法正确的是（ ）A.A. MgMg片作负极，电极反应片作负极，电极反应： MgMg2e2eMgMg2+2+ B. B. 电子从电子从MgMg电极沿导线流向电极沿导线流向AlAl电极电极 C. AlC. Al片作负极，片作负极， 电极反应：电极反应：AlAl4OH4OH3e3eAlOAlO2 22H2H2 2O O D.AlD.Al片上有气泡产生片上有气泡产生C作业：P45 1、 2、 5题。