安徽省懷遠縣包集中學(xué)高中化學(xué) 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化課件 魯科版必修2

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1、第一課時第一課時 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能CuZnZnZnCBA*實驗探究實驗探究1*DCuCu稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論第一組第一組第二組第二組第三組第三組第四組第四組1.1.概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置叫做概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置叫做原電池原電池一、原電池一、原電池電子流出的一極電子流出的一極 電子流入的一極電子流入的一極負極：負極：正極：正極：鋅片（負極）：鋅片（負極）：銅片（正極）：銅片（正極）：原電池總反應(yīng)：原電池總反應(yīng)：電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：原電池的原理：原電池的原理： 氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)負極負極正極正極Zn-

2、2e-=Zn2+2H+ +2e-=H2Zn2+H+SO42-電流方向電流方向電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液失失e，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生陽離子陽離子負極負極正極正極 陽離子陽離子原電池工作原理：原電池工作原理： 原電池是意大利科學(xué)家伏打原電池是意大利科學(xué)家伏打于于1799年捕捉到原電池的實驗?zāi)瓴蹲降皆姵氐膶嶒灛F(xiàn)象，并加以研究，發(fā)明了世界現(xiàn)象，并加以研究，發(fā)明了世界上第一個電池上第一個電池伏打電池伏打電池 你知道嗎你知道嗎D觀察：電流計指針是否偏轉(zhuǎn)。觀察：電流計指針是否偏轉(zhuǎn)。 ACB*實驗探究實驗探究2*CZnZn AA AZnCuCuZnA B B偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)不偏

3、轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)條件一條件一 原電池的電極材料原電池的電極材料結(jié)論一結(jié)論一 H2SO4溶液溶液CuZn G H2SO4溶液溶液CZn G H2SO4溶液溶液ZnZn GAB銅鋅原電池銅鋅原電池條件條件二二 溶液的性質(zhì)溶液的性質(zhì)結(jié)論二結(jié)論二 H2SO4溶液溶液CuZn G 乙乙 醇醇CuZn G兩個電極插入兩個電極插入電解質(zhì)電解質(zhì)溶液中。溶液中。C銅鋅原電池銅鋅原電池 稀稀 硫硫 酸酸Zn 稀稀 硫硫 酸酸Cu條件三條件三 閉合回路閉合回路結(jié)論三結(jié)論三 H2SO4溶液溶液CuZn GD銅鋅原電池銅鋅原電池鹽鹽橋橋Cl- K+* ：2 2兩個電極插入兩個電極插入電解質(zhì)電解質(zhì)溶液中。溶液中。1、下列各

4、種情況是否形成了原電池？、下列各種情況是否形成了原電池？AgFeG鹽酸溶液鹽酸溶液含雜質(zhì)含雜質(zhì)C的的Fe片片鹽酸溶液鹽酸溶液AlMgGCCl4溶液溶液CuZnGAFEDCB鹽酸溶液鹽酸溶液CuZnCuSO4溶液溶液H2SO4溶液溶液CuCG練一練你知道了嗎你知道了嗎能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化電極材料電極材料電極的確定電極的確定電極反應(yīng)電極反應(yīng)(工作原理工作原理) 構(gòu)成條件構(gòu)成條件電流與電子電流與電子的方向的方向 1 1兩種不同的金屬。兩種不同的金屬。 一、原電池一、原電池2 2一種金屬和一種非金屬導(dǎo)體。一種金屬和一種非金屬導(dǎo)體。有下列材料：有下列材料：Zn片、片、Cu片、導(dǎo)線、水果片、導(dǎo)線、水果 、電流

5、計，請設(shè)計一個裝置使電流計指針發(fā)生電流計，請設(shè)計一個裝置使電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)。練一練：練一練： 把把A A、B B、C C、D4D4塊金屬片浸入稀硫酸中，用塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若若A A、B B相連時，相連時，A A為負極；為負極；C C、D D相連時，相連時，D D上產(chǎn)生大量氣泡；上產(chǎn)生大量氣泡；A A、C C相連時，電流由相連時，電流由C C經(jīng)導(dǎo)線流向經(jīng)導(dǎo)線流向A A；B B、D D相連時，電子由相連時，電子由D D經(jīng)導(dǎo)線流向經(jīng)導(dǎo)線流向B B，則此則此4 4種金屬的活動性由強到弱的順序為（種金屬的活動性由強到弱的順序為（ ） A A

6、B BC CD D A AC CD DB B C CA AB BD D B BA AC CD D A AB BC CD DA AC CD DB B二、二、 原電池原理的應(yīng)用：原電池原理的應(yīng)用：1 1、研制分析化學(xué)電源；、研制分析化學(xué)電源；2 2、促進某些氧化還原反應(yīng)的進行，加快反應(yīng)速率促進某些氧化還原反應(yīng)的進行，加快反應(yīng)速率 3 3、尋找鋼鐵防腐蝕的方法、尋找鋼鐵防腐蝕的方法4、原電池的設(shè)計、原電池的設(shè)計 閱讀教材閱讀教材41頁頁 資料卡資料卡 分析鋼鐵電化學(xué)腐蝕分析鋼鐵電化學(xué)腐蝕的原因，探討防止鋼鐵的方法及原理。的原因，探討防止鋼鐵的方法及原理。鋼鐵的吸氧腐蝕鋼鐵的吸氧腐蝕原理：在潮濕空氣中

7、鋼鐵表面形成無數(shù)微小的原電池。原理：在潮濕空氣中鋼鐵表面形成無數(shù)微小的原電池。鋼鐵的防腐蝕：鋼鐵的防腐蝕：（1 1）覆蓋保護層；）覆蓋保護層；（2 2）改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)；）改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)；（3 3）鋼鐵表面鑲嵌活潑金屬，如鋅；）鋼鐵表面鑲嵌活潑金屬，如鋅；（4 4）鋼鐵連接電源負極。）鋼鐵連接電源負極。常見電池和新型電池示例常見電池和新型電池示例我國自主研發(fā)的燃料電池車我國自主研發(fā)的燃料電池車神舟六號燃料電池發(fā)電系統(tǒng)神舟六號燃料電池發(fā)電系統(tǒng)（1 1）一次電池（如干電池）一次電池（如干電池）: :用過后不能復(fù)原用過后不能復(fù)原（2 2）二次電池（如蓄電池）二次電池（如蓄電池）: :充電后能繼續(xù)使

8、用充電后能繼續(xù)使用（3 3）燃料電池）燃料電池（4 4）海水電池）海水電池 負極（鋅筒）：負極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+正極（石墨）：正極（石墨）：2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn+ 2MnO2+2NH4+=Zn2+ Mn2O3+2NH3+H2O干電池干電池 Zn- Mn Zn- Mn普通干電池普通干電池一次電池一次電池鋅錳堿性電池是一種新型的干電池。鋅錳堿性電池是一種新型的干電池。正極材料為正極材料為MnOMnO2 2 , ,負極材料為負極材料為ZnZn，還原產(chǎn)物為還原產(chǎn)物為MnOOH,MnOOH,電解質(zhì)是電解質(zhì)是KOHKOH溶液，溶液，總

9、：總： Zn + 2MnOZn + 2MnO2 2 + 2H + 2H2 2O = Zn(OH)O = Zn(OH)2 2 + 2MnOOH + 2MnOOH請寫出電極反應(yīng)式并分析其工作原理。請寫出電極反應(yīng)式并分析其工作原理。負極：負極：Zn + 2OH2e- = Zn(OH)2正極：正極：2MnO2 + 2H2O + 2 e- = 2MnO（OH） + 2OH 總反應(yīng)：總反應(yīng)： Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnO（OH）堿性堿性Zn- Mn干電池干電池 銀鋅電池銀鋅電池鈕扣電池鈕扣電池 該電池使用壽命較長，廣該電池使用壽命較長，廣泛用于電子表和電子計算機。其

10、電極分別為泛用于電子表和電子計算機。其電極分別為AgAg2 2O O和和ZnZn，電解質(zhì)為電解質(zhì)為KOHKOH溶液。發(fā)生反應(yīng)后生成溶液。發(fā)生反應(yīng)后生成AgAg和和ZnO,ZnO,其電極其電極反應(yīng)式為：反應(yīng)式為：負極：負極：Zn+2OH-2e- = ZnO+H2O 正極：正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-銀鋅紐扣電池銀鋅紐扣電池總反應(yīng)式為：總反應(yīng)式為：Zn+ Ag2O= ZnO+2Ag（2 2）二次電池）二次電池鉛蓄電池鉛蓄電池（1 1）電極材料及原料）電極材料及原料（2 2）電解質(zhì)溶液）電解質(zhì)溶液（3 3）電極反應(yīng)式：）電極反應(yīng)式：正極：正極：PbO2 負極：負極：PbH2SO4

11、溶液溶液負極（負極（Pb）: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O正極（正極（PbO2）: PbO2+4H+SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)：負極：負極：Pb+SO42- =PbSO4+2e-正極：正極：PbO2+SO42-+4H+2e - =PbSO4+ 2H2O 電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：Pb+ PbO2+2SO42- +4H+ =2PbSO4+2H2O陰極：陰極： PbSO4 +2e- Pb+SO42- 陽極：陽極： PbSO4+ 2H2O PbO2+SO42-+4H+2e- 電池總反應(yīng)：電池總

12、反應(yīng)：2PbSO4+2H2O Pb+ PbO2+2SO42- +4H+ 鉛蓄電池的放電過程鉛蓄電池的放電過程原電池原電池鉛蓄電池的充電過程鉛蓄電池的充電過程電解池電解池放電放電充電充電2 PbSO4 + 2H2OPbO2 + Pb + 2H2SO4鉛蓄電池的充放電過程鉛蓄電池的充放電過程 把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換器能量轉(zhuǎn)換器”優(yōu)點：優(yōu)點：效率高、無污染，裝置可持續(xù)使用效率高、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，不斷從外部貯藏在電池內(nèi)，而

13、是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池界輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池 新型燃料電池新型燃料電池燃料電池燃料電池負極：負極：2H2+4OH-4e-=4H2O 正極：正極：O2+2H2O+4e-=4OH- 總反應(yīng)：總反應(yīng)：O2+2H2=2H2O常見的燃料電池有氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、常見的燃料電池有氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、鋁鋁- -空氣燃料電池、熔融鹽燃料電池等。空氣燃料電池、熔融鹽燃料電池等。如圖電池反應(yīng)如圖電池反應(yīng)海水電池海水電池1991年，我國首創(chuàng)以鋁年，我國首創(chuàng)以鋁-空氣空氣-海水為能源的新型電海水為能源的新型電池，用作航海標(biāo)志燈。該電池以取之不的海水為

14、電池，用作航海標(biāo)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。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這種海水電池的能量比“干電池干電池”高高2050倍。電極倍。電極反應(yīng)式為：反應(yīng)式為：負極：負極：正極：正極：電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：4Al - 12e-= 4Al 3+3O2+ 6H2O +12e-= 12 OH -4Al+3O2+ 6H2O = 4Al (OH)3 在生產(chǎn)和生活中我們不但要利用化學(xué)反應(yīng)，使化在生產(chǎn)和生活中我們不但要利用化學(xué)反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，而且要利用化學(xué)反應(yīng)使電能轉(zhuǎn)學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，而且要利用化學(xué)反應(yīng)使電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

15、。電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能一般通過電解的化為化學(xué)能。電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能一般通過電解的方法來完成。我們已學(xué)過的化學(xué)課程里涉及利用方法來完成。我們已學(xué)過的化學(xué)課程里涉及利用電解反應(yīng)來制取新物質(zhì)的例子嗎？電解反應(yīng)來制取新物質(zhì)的例子嗎？ 實實 例例被電解物質(zhì)被電解物質(zhì) 電電 解解 產(chǎn)產(chǎn) 物物 化化 學(xué)學(xué) 方方 程程 式式電解水電解水水水H2、O22H2O=2H2 +O2 電解食鹽水電解食鹽水 H2O、NaClNaOH 、H2 、 Cl22NaCl +2H2O= 2NaOH +H2 + Cl2 電解融熔電解融熔 氯化鈉氯化鈉NaClNa、 Cl22NaCl = 2Na+ Cl2 電解融熔電解融熔 氧化鋁氧化鋁Al

16、2O3Al 、 O22Al2O3=2Al +3 O2 在在U形管中加入飽和氯化銅溶液，用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)分石墨棒作電極，接通電源，電解數(shù)分鐘后，觀察現(xiàn)象。鐘后，觀察現(xiàn)象。（1）接電源負極的石墨棒上有）接電源負極的石墨棒上有 ， 電極反應(yīng)為。電極反應(yīng)為。（2）接電源正極的石墨棒上有）接電源正極的石墨棒上有 ， 電極反應(yīng)為。電極反應(yīng)為。 （3）電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。）電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。 （4）在上述電解反應(yīng)中，被氧化的物質(zhì)是，）在上述電解反應(yīng)中，被氧化的物質(zhì)是， 被還原的物質(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，）比較電

17、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？有什么不同？為什么？有銅析出有銅析出Cu2+ + 2e- = Cu有有Cl2放出放出2Cl- - 2e- = Cl2CuCl2 = Cu + Cl2 CuCl2CuCl2因參與電解的微粒不同。因參與電解的微粒不同。電解氯化銅溶液微觀模擬電解氯化銅溶液微觀模擬三三.電解原理及電解池電解原理及電解池3.電極名稱和電極反應(yīng)電極名稱和電極反應(yīng)與電源負極相連的電極叫陰極，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)。與電源負極相連的電極叫陰極，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)。與電源正極相連的電極叫陽極，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)與電源正極相連的電極叫陽極，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)。 構(gòu)成電解池有什

18、么條件？電解池有什么條件？構(gòu)成條件構(gòu)成條件: （1）與外加電源相連的兩個電極）與外加電源相連的兩個電極 （2）有電解質(zhì)溶液）有電解質(zhì)溶液 （3）形成閉合回路）形成閉合回路1.電解電解:使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起 氧化還原反應(yīng)的過程氧化還原反應(yīng)的過程.2.電解池電解池:借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置，借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置， 即把即把 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池或電解槽電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池或電解槽陰極陰極:與電源負極相連，與電源負極相連，電子流入，發(fā)生還原反應(yīng)電子流入，發(fā)生還原反應(yīng)陽極陽極:與電源正極相連，與電源正極相連

19、，電子流出，發(fā)生氧化反應(yīng)電子流出，發(fā)生氧化反應(yīng)4. 電極的判斷電極的判斷eeCC陰極陰極陽極陽極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液5. 電子、離子的流向電子、離子的流向電子電子從從陽極陽極通過電源流向通過電源流向陰極陰極陽離子陽離子在電解質(zhì)溶液中移向陰極在電解質(zhì)溶液中移向陰極陰離子陰離子在電解質(zhì)溶液中移向陽極在電解質(zhì)溶液中移向陽極原電池原電池電解池電解池定義定義化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。自發(fā)的氧化還原反應(yīng)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。置。非自發(fā)的氧化還原反非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)應(yīng)形成形成條件條件活動性不同兩電極活動性不同兩電極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液形成閉

20、合回路形成閉合回路兩電極接直流電源兩電極接直流電源電極插入電解質(zhì)溶液電極插入電解質(zhì)溶液形成閉合回路形成閉合回路電極電極名稱名稱負極：較活潑金屬；負極：較活潑金屬；正極：較不活潑金屬正極：較不活潑金屬(或或能導(dǎo)電的非金屬等能導(dǎo)電的非金屬等)陽極：電源正極相連陽極：電源正極相連陰極：電源負極相連陰極：電源負極相連電極電極反應(yīng)反應(yīng)負極：氧化反應(yīng)負極：氧化反應(yīng)正極：還原反應(yīng)正極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)原電池、電解池的比較原電池、電解池的比較稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 硫酸硫酸 A B C D A B C D 例題例題1 1：下列裝置中屬于原電池的是下列裝置中屬于原電池的是 （ ） 屬于電解池的是屬于電解池的是 （ ） BC D 怎樣區(qū)分原電池、電解池？怎樣區(qū)分原電池、電解池？原電池、電解池的區(qū)分關(guān)鍵看原電池、電解池的區(qū)分關(guān)鍵看是否有外接電源是否有外接電源；練習(xí)練習(xí) 分析下圖，哪個是原電池，哪個是電解池。原電池原電池原電池原電池電解池電解池電解池電解池 多池組合判斷：多池組合判斷： 無外電源無外電源： 有外電源有外電源：原電池原電池電解池電解池原電池原電池電解池電解池原電池原電池電解池電解池