高中化学必修二化学能与电能省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化学反应中能量改变,第二节,化学能与电能,学习目标：,1.,掌握原电池形成条件，了解原电池工作原理；,2.,能够正确地判断原电池两极，能够正确地书写电极反应及总反应,;,3.,了解常见化学电源种类及特点，能够认识和书写几个新型电池电极及电极反应。1/46,能源：,流水,风力,石油,天然气,蒸汽,电力,原煤,2/46,能源分类：,直接从自然界取得能源。,一次能源经过加工、转换得到能源。,如：风力、原煤、天然气、石油、流水。,如：电力，蒸汽。,一次能源：,二次能源：,3/46,年我国发电总量组成图,一、化学能与电能转化：,（一）火力发电：,4/46,火电站工作原理示意图,化学能,燃烧,热能,蒸汽,机械能,发电机,电能,5/46,火力发电有什么优点和缺点,我国煤炭资源丰富，廉价方便,存在优点,电能清洁安全,快捷方便、节约时间,存在缺点,煤炭资源毕竟有限、非可再生,排出大量温室效应气体,可能造成酸雨而且有废气,能量转化效率低,有一定不足,问怎样把化学能直接转化为电能呢？,思索与交流,6/46,【,试验一,】,分别把锌片和铜片插入到稀,H,2,SO,4,中,观察现象。,锌片：产生大量气泡,铜片：无显著现象,7/46,【,试验二,】,再用导线把锌片和铜片连接起来，观察,铜片,上有没有气泡产生？,现象,铜片,铜片上有气泡产生,锌片,锌片逐步溶解，不产生气泡,电流表,电流表指针发生偏转,8/46,（二）原电池,1.,概念：将,化学能直接,转变为,电能,装置,A,Zn,Cu,SO,4,2,H,+,H,+,正极,负极,e,I,9/46,2.,原电池电极反应：,锌片：,铜片,：,Zn-2e,-,=,Zn,2+,2H,+,+2e,-,=H,2电池反应：,Zn +2H,+,=Zn,2+,+H,2,氧化反应,还原反应,（总反应）,(,负极,),(,正极,),10/46,铜锌原电池工作原理：,锌失去电子经过外电路流向铜片，,H,在铜片上得到电子，从而形成电流。,11/46,12,Zn-2e,-,=Zn,2+,2H,+,+2e,-,=H,2,还原剂,(Zn),失去电子，发生氧化反应,氧化剂,(H,+,),在铜极上得到电子，发生还原反应,还原剂失去电子从锌极流出,流入铜极,.,经外电路,Zn,2+,H,+,SO,4,2-,电流方向,原电池工作原理,12/46,原电池工作原理：,实现了由化学能到电能转化。,13/46,B,跟踪练习,14/46,4.,原电池本质,氧化还原反应,反应类型。,负极发生,氧化反应,，正极发生,还原反应,。,电子移动方向。,从负极流出，经导线流向正极。,离子移动方向。,阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。,15/46,（能够）,（能够）,（不能够）,第一组试验,探究形成原电池条件：,16/46,第二组试验,（能够）,（不能够）,第三组试验,（能够）,（不能够）,17/46,原电池形成条件,(4),形成闭合回路,。,（两电极用导线连接，或接触。）,（1）,能自发地发生氧化还原反应,：,电极和电解质溶液,两电极上分别有还原剂和氧化剂（燃料电池）,（,2,）,电解质溶液,：,参加电极反应或组成内电路,（,3,）两导体作电极,：,活动性不一样金属（或一个金属和一个非金属导,体石墨），与电解质溶液反应活泼金属为负极。,两不活泼导体石墨或,Pt,等。（燃料电池电极）,18/46,酒精,Cu,H,2,SO,4,溶液,Zn,Ag,H,2,SO,4,溶液,Zn,Cu,ZnSO,4,溶液,CuSO,4,溶液,Zn,Cu,盐桥,ZnSO,4,溶液,CuSO,4,溶液,Fe,Cu,以下装置是否能组成原电池？,19/46,1.,判断以下哪些装置组成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式,.,(,),2H,+,+2e,-,H,2,负极：,总反应：,正极：,Zn,2e,-,Zn,2+,Zn2H,+,Zn,2+,+H,2,练习：,(,),20/46,正极：,负极：,总反应：,Fe,2e,-,Fe,2+,2,Ag,+,+,2,e,-,2,Ag,Fe+2Ag,+,=Fe,2+,+2Ag,3.,判断下面装置是否能够组成原电池，假如能够请写出电极反应和总反应。,21/46,如图,所表示装置，在盛有水烧杯中，铁圈和银圈连接处吊着一根绝缘细丝，使之平衡。小心地往烧杯中央滴入,CuSO,4,溶液。,片刻后可观察到现象是,_,。,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,D,22/46,原电池正负极判断方法,微观判断,（依据电子流动方向,）,电子流出极,电子流入极,负极,正极,较活泼电极材料,较不活泼电极材料,质量增加电极,工作后,质量降低电极,负极,正极,正极,负极,工作后，有气泡冒出电极为正极,发生氧化反应极,发生还原反应极,宏观判断,：,依据电极材料,依据原电池电极,发生反应,依据电极增重还是减重,依据电极有气泡冒出：,负极,正极,方法四,23/46,【小结】,二,.,原电池组成：,一,.,原电池,：,把化学能转化为电能装置,1,.,可自发发生氧化还原反应,2,.,两个电极,3.,内部有离子导电体（通常是电解质溶液）,4.,形成闭合电路,三,.,原电池工作原理：,四,.,原电池正负极判断方法：,24/46,练习,1,：,Zn,片,Ag,片,AgNO,3,溶液为组装材料，设计原电池。,设计原电池：,利用下述反应：,2FeCl,3,+Fe=3FeCl,2,设计一个原电池装置。画出装置图；标明电极材料和电解质溶液；写出电极反应式。,负极（,Fe):2Fe-2e,-,=Fe,2+,正极（,C):2Fe,3+,+2e,-,=2Fe,2+,练习,2:,（先写出离子反应）,25/46,练习,有,A,、,B,、,C,、,D,四种金属分别浸入稀,H,2,SO,4,中，,A,、,B,产生气泡迟缓而,C,、,D,产生气泡较激烈；把,A,、,B,两种金属用导线连接后浸入稀,H,2,SO,4,中，气泡从,A,金属表面析出，把,C,、,D,两种金属用导线连接后浸入稀,H,2,SO,4,中组成原电池，电流由,CD,，依据试验现象，可知,A,、,B,、,C,、,D,四种金属活动性次序。,D,C,B,A,26/46,二、发展中化学电源：,干电池,碱性电池,蓄电池,锂电池,27/46,1,、干电池,干电池是一个伏打电池,利用某种吸收剂,(,如木屑或明胶,),使内含物成为不会外溢糊状。惯用作手电筒照明、收音机等电源。,酸性锌锰干电池是,最早,进入市场实用电池,（,1,）,普通锌锰干电池,优点：制作简单、价格廉价。,缺点：放电时间短，电压下降快。,28/46,二、发展中化学电源,1.,干电池,石墨,NH,4,Cl,锌锰干电池结构,一次电池：放电之后不能充电电池,（,内部氧化还原反应是不可逆,）,29/46,（,2,）碱性干电池,碱性电池,是个人,音响,、,摄影机,等地首选,电源,。,碱性电池,电解液,:,酸性,NH,4,Cl,碱性,KOH,（离子导电性更加好）,负极：锌片,锌粉（反应面积成倍增加，使放电电流大幅度提升）,优点：,比能量和储存时间有所提升，适合用于大电流和连续放电,30/46,二、发展中化学电源,1.,干电池,（,1,）一次性电池：,（,2,）普通锌锰电池：,Zn-2e,-,=Zn,2+,（,3,）碱性锌锰电池：,书本,P39,、,设计,P43,NH,4,Cl,负极,？,正极,？,电解质：,缺点：,Zn-2e,-,+2OHZn(OH),2,KOH,负极,？,正极,？,电解质：,优点,:,使用寿命短，易泄漏,使用寿命长，不易泄漏,（,4,）应用：,卡式录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等,放电之后不能充电,内部氧化还原反应是,不可逆,2MnO,2,+2NH,4,+,+2e,-,=,Mn,2,O,3,+2NH,3,+H,2,O,2MnO,2,+2H,2,O +2 e,-,=2MnO,（,OH,）,+2OH,Zn,C,Zn,C,31/46,锌锰电池电极反应：,负极：,正极：,Zn 2e,-,=Zn,2+,2NH,4,+,+2e,-,=2NH,3,+H,2,总反应：,Zn+2NH,4,+,=Zn,2+,+,2NH,3,+H,2,32/46,锌,-,锰干电池在使用过程中，锌会逐步溶解，,锌外壳变薄，最终内部,糊状电解质泄露出来,，对,电器腐蚀。,为了预防泄露，在外壳套上,金属筒或塑料筒,，,制成防漏电池。,P42【,思索与交流,】,为何锌锰干电池放置过久会失效？,为了延长电池寿命和提升其性能，人们将电池内电解质,换成湿,，制成了,电池。,NH,4,Cl,KOH,碱性锌锰,负极：,Zn+2OH,-,2e,-,=Zn(OH),2,33/46,2,、充电电池,2,、充电电池：,氧化还原反应在,充电,时能够,逆向,进行。,1,、充电电池又称二次电池，能够重复使用至一定周期。,手机专用电池,摄像机专用电池,笔记本电脑专用电池,化学能,放电,充电,电能,34/46,用途：,当前汽车上使用电瓶大多仍是铅蓄电池，它还广泛用于国防、生产、生活等领域。,铅蓄电池：,最早,使用充电电池。,（,1,）铅蓄电池,特点：,铅蓄电池电压稳定，使用方便安全可靠，可再次充电使用。,35/46,2,、充电电池,二次电池：,氧化还原反应在,充电,时,能够,逆向,进行。,铅蓄电池,负极,？,正极,？,总反应,：,放电：,化学能转化为电能,充电：,电能转化为化学能,PbO,2,+Pb+2H,2,SO,4,2PbSO,4,+2H,2,O,放电,充电,电解质？,优缺点：,应用：,可充电，比干电池使用,寿命长；但体积大，有污染,汽车上使用电瓶等,36/46,铅蓄电池：,放电时,:,正极材料是,负极材料是,，电解质是,。,PbO,2,Pb,H,2,SO,4,负极：,正极：,总反应：,Pb+SO,4,2-,2e,-,PbSO,4,PbO,2,+4H,+,+SO,4,2-,+2e,-,PbSO,4,+2H,2,O,PbO,2,+Pb+2H,2,SO,4,2PbSO,4,+2H,2,O,放电,充电,37/46,镍镉充电电池：,负极：,正极：,电解质：,优缺点：,应用：,Cd,NiO(OH),KOH,含有残留性记忆，可重复使用,500,次以上，体积小；但,镉有致癌作用,如不回收，会产生严重污染,广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯电动剃须刀等,镍,镉,电,池,镉有致癌作用，有被,镍氢电池,取代趋势。,38/46,锂离子电池,锂离子电池是新一代可充电,绿色电池,。,特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。,用途：,现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机、手表、,心脏起搏器,等低功耗电器主流。,笔记本电脑专用电池,39/46,锂电池（有机溶剂电解液）,负极：,2Li-2e,=2Li,+,正极：,I,2,+2e,=2I,总反应：,2Li+I,2,=2LiI,跟相同质量其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。,发展中电池,40/46,3,、燃料电池,高效、环境友好化学电池,它电极材料普通为活性电极，含有很强催化活性，如,铂电极，,活性炭电极,等。,(,比如：,H,2,和,O,2,燃料电池，,CH,4,和,O,2,燃料电池,),燃料电池是一个连续地将燃料和氧化剂化学能直接转换成电能化学电池。,小型高性能燃料电池,41/46,氢氧燃料电池工作原理：,总反应：,2H,2,+,O,2,=2H,2,O,通入气体在电极表面放电，电池只是作为一个反应器。,与其它电池区分：反应物不是储存在电池内。,用途：,氢氧燃料电池当前已应用于航天、军事通讯、,电视中继站等领域,42/46,介质,电池反应：,2H,2,+,=2H,2,O,酸性,（,H,2,SO,4,）,负极,正极,中性,负极,正极,碱性,（,KOH,）,（,记这个,）,负极,正极,2H,2,-4e,-,=4H,+,O,2,+4e,-,+2H,2,O=4OH,-,2H,2,-4e,-,=4H,+,O,2,+4e,-,+4H,+,=4H,2,O,2H,2,-4e,-,+4OH,-,=4H,2,O,O,2,+4e,-,+2H,2,O=4OH,-,*,氢氧燃料电池电极反应,一定要会判断：酸性有,H,+,(,必定没,OH,-,）；,碱性有,OH,-,(,必定没,H,+,）,43/46,甲烷氧气燃料电池,该电池用铂片插入,KOH,溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气,负极：,正极：,放电总反应式：,CH,4,+10OH,8e,=CO,3,2,+7H,2,O,2O,2,+4H,2,O+8e,=8OH,CH,4,+2O,2,+2KOH=K,2,CO,3,+3H,2,O,44/46,Al,空气,海水电池,负极：,正极：,放电总反应式：,4Al 12e,=4Al,3+,3O,2,+6H,2,O+12e,=12OH,4Al+3O,2,+6H,2,O=4Al(OH),3,45/46,46,钢铁,析氢腐蚀,和,吸氧腐蚀,比较,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,条件,水膜呈,酸性,水膜呈,中性,或,酸性很弱,电极反,应,负极,Fe,Fe-2e,-,=Fe,2+,2Fe-4e,-,=2Fe,2+,正极,C,2H,+,+2e,-,=H,2,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,总反应,:,Fe+2H+=Fe,2+,H,2,2Fe+2H,2,O+O,2,=2 Fe(OH),2,电化学腐蚀两种类型,46/46,