必修2《化学能与电能》PPT课件.ppt
化学能与电能,电的广泛应用,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、火力发电的化学深层本质分析,燃烧,氧化还原反应,氧化剂与还原剂之间发生电子的转移,火力发电,将化学能经一系列能量转化为电能,旧键断裂和新键形成、体系能量变化,过程,关键,本质,本质,引起,思考：火力发电有何弊端？,多次转换，能量利用率低,？,实验现象：,锌片溶解，有气泡产生,将一Zn片平行插入稀H2SO4中，有什么现象？,Zn + 2H+ = Zn2+ + H2,（还原剂）,（氧化剂）,还原剂氧化反应,氧化剂还原反应,e-,如何将氧化还原反应产生的能量直接转化为电能？,实验现象：铜片上有气泡产生，锌片不断溶解电流表发生偏转,若将Zn片,Cu片用一导线连接再插入稀H2SO4 中，有什么现象？,实验探究,Zn,Cu,A,稀H2SO4,I,负极,正极,阴离子移向负极阳离子移向正极,电子从负极流向正极电流从正极流向负极,失电子,得电子,锌片 Zn -2e- Zn2+（氧化反应）,2.原电池,1、定义：把化学能转变为电能的装置,2、电极反应式：,负极：,正极：,总反应：,Zn + 2H+ = Zn2+ + H2,铜片 2H+ + 2e- H2（还原反应）,稀硫酸,稀硫酸,探究：原电池的构成条件？,条件一：有活泼性不同的两种金属或非金属,稀硫酸,稀硫酸,酒精溶液,稀硫酸,形成条件二：电极需插进电解质溶液中,稀硫酸,稀硫酸,形成条件三：必须形成闭合回路,3、原电池的构成条件:,两种活动性不同的金属（或一种是可导电的非金属）做电极,电极插入电解质溶液中（酸、碱、盐）,两极相连形成闭合回路,原电池化学反应本质：氧化还原反应,自发进行的氧化还原反应,4、正、负极的判断方法,电子流出；,金属溶解/质量减少,电子流入；,负极,较活泼金属；,正极,氧化反应；,较不活泼金属/非金属；,还原反应；,有气泡产生/质量增加,1.对于锌-铜-稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1 mol电子通过时，理论上的两极变化是锌片溶解了 g 铜片上析出 L H2,【练习】,32.5,11.2,2、将锌片和铜片用导线连接置于同一稀 H2SO4溶液中，下列各叙述正确的是（ ）A、正极附近SO42-的浓度逐渐增大B、负极附近SO42-的浓度逐渐增大C、电解质溶液的 pH 逐渐减小D、电解质溶液的 pH 逐渐增大,BD,Zn Cu,Fe 石墨,Zn Cu,Fe Cu,Cu Ag,CuSO4 溶液 稀H2SO4 稀H2SO4 ,酒精溶液 AgNO3溶液 稀HCl ,练习,Zn Fe,3、判断下列哪些装置构成了原电池？若是，指出正负极名称，并写出电极反应式和总反应。,正极：,负极：,总反应：,Fe - 2e-Fe2+,Cu2+2e-Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,A,Al,Mg,NaOH溶液,正极：,负极：,总反应：,Al - 3e-+4OH-AlO2-+2H2O,2H2O+2e-2OH-+H2,2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2,（1）锌片插入稀硫酸中，被腐蚀。（2）锌片在锌-铜-稀硫酸的原电池中作为负极，也 被腐蚀。请问哪个反应速率更快？,思考题 1,4、原电池的应用：加快氧化还原反应的速率,Zn,有a、b、c、d四块金属片，浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池 a、b相连后，a极金属不断溶解 c、d相连后，外电路电流由d到c a、c相连后，c极产生大量气泡 b、d相连后，d极发生氧化反应 据此，判断四种金属的活动性顺序是,ac d b,思考题 2,4、原电池的应用：比较金属的活动性强弱,请根据反应 Fe + Cu2+ = Fe 2+ Cu，设计原电池,思考题 3,A,负极：Fe - 2e- = Fe 2+,正极： Cu 2+ + 2e- = Cu,Fe,Cu/C,CuSO4溶液,【练习】将下列氧化还原 反应设计成原电池,2Fe3+ + Fe = 3Fe2+,Zn + 2Ag+ = Zn2+ + 2Ag,二、发展中的化学电源,1、干电池,负极：锌筒,2MnO2+2NH4+ +2e- =Mn2O3+2NH3+H2O,一次性电池,正极：石墨棒,最早使用的电池：锌锰电池,Zn - 2e- = Zn2+,碱性锌锰电池,用湿的KOH代替NHCl4作电解质,2.充电电池,铅蓄电池,最早使用的充电电池：,（又称二次电池）,铅蓄电池构造示意图,电极反应式（放电时）负极：Pb + SO42-2e-PbSO4正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-PbSO4 + 2H2O,铅蓄电池,PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O,放电充电,总反应：,放电充电,镍镉电池,密封式、体积小、寿命长。但镉有毒。,负极：Cd,正极：NiO(OH),电解质：KOH,镍氢电池,锂离子电池,新一代可充电的绿色电池。是笔记本电脑，移动电话，摄象机等低功耗电器的主流电源。,【练习】铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，电池放电时的反应为 PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，下列 对电池放电时的分析正确的是() APb为正极被氧化 B电子从PbO2 经外电路流向Pb C负极的电极反应式为： Pb + SO42- - 2e-PbSO4 D电解质溶液pH不断减小,C,【练习】 镍-镉可充电电池，电极材料是Cd和NiO(OH)，电解质是KOH，放电时的电极反应式：负极： Cd + 2OH- - 2e- = Cd(OH)2, 正极：2NiO(OH)+2H2O+2e- = 2Ni(OH)2+2OH- 下列说法不正确的是： A.电池的总反应式是 Cd+2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2 B.电池充电时，镉元素被还原 C.电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大,放电充电,C,3、燃料电池,特点：,是一种高效,环境友好的发电装置,原理：将 和 反应所放出的 直接转化为,燃料,氧化剂,化学能,电能,与其他电池的区别：,反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂,氢氧燃料电池,电极：惰性金属Pt,负极：通入H2,正极：通入O2,3、燃料电池,总反应式： 2H2+O2 = 2H2O,电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液.负极： 2H2 4e- + 4OH- = 4H2O正极： O2+ 4e- + 2H2O = 4OH-,电解质溶液为稀硫酸.负极： 2H2 4e- = 4H+正极： O2+ 4e- + 4H+ = 2H2O,1氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是()A.该电池工作时电能转化为化学能 B.该电池中电极a是正极 C.外电路中电子由电极b通过导线流向电极aD.该电池的总反应：2H2O2=2H2O,电极a,H2,O2,电极b,D,2以乙醇为原料制作的燃料电池，即乙醇燃料电池，相比于甲醇燃料电池在安全性方面具有很大优势。乙醇燃料电池的总反应式： C2H5OH3O2= 2CO23H2O。下列说法不正确的是()AC2H5OH在电池的负极上参加反应B1 mol乙醇被氧化转移6 mol电子C在外电路中电子由负极沿导线流向正极D电池正极得电子的物质是O2,B,利用Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2反应，设计原电池,（1）选用_为负极，_为正极，电解质溶液为_。（2）写出电极反应式负极：_正极：_（3）画出装置图,微型纽扣电池在现代生活中是广泛应用的一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应式分别为 Zn + 2OH- -2e- = ZnO + H2O Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH- 电池总反应式为Ag2OZn=2AgZnO 根据上述反应式，下列叙述中正确的是() A.在使用过程中，电池负极区溶液pH增大 B.在使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 C.在使用过程中，Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发 生氧化反应 D.外电路中每通过2 mol电子，正极的质量理论上减 少16 g,D,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）,
