必修2《化学能与电能》PPT课件讲义.ppt

化学能与电能,水电站,直接从自然界取得的能源称为一次能源,火电站,一次能源经加工、转换得到的能源称为二次能源,电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力。,1、火力发电原理及过程,燃烧,蒸汽,发电机,一、化学能转化为电能,2.火力发电的利弊分析,思考1：火力发电有何利与弊？,燃料燃烧转化为电能后，社会中应用最广泛、使用最方便。,利,弊,产生二氧化硫和氮的氧化物，导致空气污染，也会造成酸雨，破坏生态环境；会产生二氧化碳，会使地球的温室效应恶化。,思考2：假设你是电力工程师，面对这些利弊，你会如何应对呢？,a、改进火力发电,方式之一就是尝试将化学能直接转化为电能。就像电池。其好处就是减少中间环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。,动画,Zn2+,+,负极,正极,-,Zn,Cu,电流表,实验现象：铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，电流表的指针发生偏转。,实验结论：导线中有电流通过,演示探究,化学能直接转化为电能,1.电子从Zn到H+经历了哪些途径？2.你认为这个过程能量是如何转化的？,锌表面无气泡，铜表面有气泡，电流表发生偏转。,定义：能把化学能转变为电能的装置。,原电池的电极,原电池,构成原电池的条件,有两种活动性不同的金属（或非金属单质） 作电极电极材料均插入电解质溶液中两极相连形成闭合电路,原电池化学反应本质： 较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼 的金属（负极）通过外电路流向较不活泼 的金属（正极）,锌片插入稀硫酸中，被腐蚀。（化学腐蚀）,锌片在锌,铜（稀硫酸）原电池中作为负极，也被腐蚀。（电化学腐蚀）,哪个更快？,原电池的负极被腐蚀得更快。,分析锌,铁（稀硫酸）原电池中的电极反应。,你感受到作为正极，铁被保护了吗？,原电池的金属正极被保护。,C,H2SO4,（不可以）,（不可以）,（可以）,（不可以）,条件一：有活泼性不同的两种金属或非金属,5,（可以）,（不可以）,形成条件二：电极需插进电解质溶液中；,实验探究形成原电池的条件,实验探究形成原电池的条件,形成条件三：必须形成闭合回路,（不可以）,6,判断原电池正、负极的方法,由组成原电池的两极材料判断：,一般是活泼的金属为负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极,根据电流方向或电子流动方向判断：,电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。,根据原电池两极发生的变化来判断：,原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。,复习回忆,1、简述原电池的工作原理；,氧化还原反应中，还原剂和氧化剂之间通过外电路间接地进行电子转移：在负极,物质失去电子发生氧化反应；电子通过导体经外电路由负极传递至正极；在正极,物质得到电子发生还原反应；电解质溶液中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。,2、简述构成原电池必要条件；,（1）两个电极,（2）电解质溶液,（3）形成闭合回路,两极一液成回路,(4)能自发进行氧化还原反应,知识点回顾1：原电池的构成及工作原理练习1在下图的8个装置中，属于原电池的是_。,解析中无两电极，中两电极的活动性应不同，中无电解质溶液，中不形成闭合回路，只有满足形成原电池的三个条件，形成了原电池，本题的易错点是，被误认为无导线相连构不成闭合回路，被误认为应插入同一装置中而漏选。答案跟踪练习2下列装置能构成原电池的是()答案B,知识点回顾2：原电池的设计练习3如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地往烧杯中央滴入CuSO4溶液。(1)片刻后可观察到的现象是_。A铁圈和银圈左右摇摆不定B保持平衡状态不变C铁圈向下倾斜D银圈向下倾斜(2)产生上述现象的原因是_。(3)欲使图中的铁棒逐渐溶解而铜不在铁棒上析出，可以设计的实验是_。,D,加CuSO4溶液后，构成FeAg原电池，Fe溶解，铁圈减轻，Cu2在银圈上得电子，沉积在银圈上，银圈增重,找一种比铁不活泼的金属(如Cu)或非金属(如石墨)与铁棒用导线相连接(或直接接触)，插入该溶液中构成原电池,跟踪练习4某同学根据原电池原理设计了“苹果电池”(如图)，下列有关说法中正确的是()A将苹果换成番茄，小灯泡就不亮了B铁片是此“苹果电池”的正极C苹果里有电解质溶液D一段时间后取出Cu片，其质量减少答案C,原电池原理的应用,加快反应速率：（形成原电池反应，反应速率加快） 例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。 钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀,例 X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y是电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为( ),C,因为X置换出Z,所以金属性,负极的金属较活泼,所以,判断金属活动性的强弱,一般说来: 活泼金属作负极,较不活泼的金属作正极,请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+设计成一个原电池。,1、电解液： 。2、电极材料： 正极 ，负极 。3、电极反应式 ：负极: .正极: .,1、电解液： 硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液 2、电极材料： 负极：铁， 正极：铜、石墨或比铁不活泼的其他金属,Fe 2e - = Fe 2+ Cu2+ +2e - = Cu,制作化学电源,练习把A,B两种不同的未知活泼性的金属用导线连接后同时插入稀硫酸中,结果发现A金属上有气体产生,则下列说法正确的是( )A. A为正极,A较活泼B. B为负极,B较活泼C. A上发生的是氧化反应D. A的质量减小,B,二、常见的化学电池,1.干电池(一次性电池),电极:Zn为负极,碳棒为正极,电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊,另有黑色的MnO2粉末，吸收正极产生的H2，防止产生极化现象。,电极方程式：,负极(Zn):Zn2e-Zn2,正极(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+2NH3+H2O,(1)锌锰干电池,(2)碱性锌锰干电池,随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。 体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解质溶液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。,2、铅蓄电池（二次电池）,铅蓄电池: 电极：Pb为负极, PbO2为正极. 电解液: 30%的H2SO4溶液 电极反应式: 放电时：为原电池 负极(Pb) ：PbSO42-2e-PbSO4 正极(PbO2) PbO24HSO422e-PbSO42H2O总电池反应:PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O 充电时：为电解池 阴极(Pb)： PbSO4 2e- PbSO42- 阳极(PbO2) PbSO42H2O2e-PbO24HSO42总电解反应: 2PbSO42H2O PbO2Pb2H2SO4,通电,3、锂电池,锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。,4、新型燃料电池,燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。,氢氧燃料电池工作原理,氢氧燃料电池电极:Pt制作的惰性电极反应原理:a.电解质溶液:KOH溶液负极:正极: 总反应：b.电解质溶液: HCl (盐酸)负极 : 正极:总反应：,2H2+4OH4e-4H2O,O22H2O 4e-4OH ,2H2O22H2O,2H2-4e-=4H+,O2+4H+4e- =2H2O,2H2O22H2O,银锌电池,Zn为负极, Ag2O为正极 电解液: KOH溶液电极反应式: 负极:Zn2OH2e-Zn(OH)2 正极:Ag2OH2O2e-2Ag2OH总反应式: ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2,氢氧燃料电池：2H2O22H2O,银锌电池：ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2,铅蓄电池：,1）化学电池有三大类型： 、 、 .,一次性电池 二次电池 燃料电池,2）特点：一次电池：不可充电， 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：可循环利用， 放电过程是将 能转化为 能； 充电过程是将 能转化为 能。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 。,（1）产物为水，无污染（2）与其它能源比，反应相同质量，放出能量多（3）来源广,化学 电,电 化学,H2,小结,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,