《高中化學(xué)《第二章 第二節(jié) 化學(xué)能與電能》課件 新人教版必修2》由會(huì)員分享,可在線(xiàn)閱讀,更多相關(guān)《高中化學(xué)《第二章 第二節(jié) 化學(xué)能與電能》課件 新人教版必修2(37頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第二節(jié)化學(xué)能與電能第二節(jié)化學(xué)能與電能 情情 景景 導(dǎo)導(dǎo) 入入第二節(jié)化學(xué)能與電能第二節(jié)化學(xué)能與電能課課 標(biāo)標(biāo) 點(diǎn)點(diǎn) 擊擊預(yù)預(yù) 習(xí)習(xí) 導(dǎo)導(dǎo) 學(xué)學(xué)典典 例例 精精 析析課 堂 導(dǎo) 練格林太太是一位美麗、樂(lè)觀的中年婦女,當(dāng)她開(kāi)懷大笑的時(shí)候,人們可以發(fā)現(xiàn)她一口整齊潔白的牙齒中鑲有兩顆假牙:其中一顆是黃金的,另一顆是不銹鋼的。令人百思不解的是自從鑲上不銹鋼假牙后,格林太太經(jīng)常頭痛、 夜間失眠、心情煩躁醫(yī)生絞盡了腦汁,格林太太的病情仍未好轉(zhuǎn)。后來(lái)一位年輕的化學(xué)家來(lái)看望格林太太,并為格林太太揭開(kāi)了病因。原來(lái)是兩顆金屬的假牙與唾液中的電解質(zhì)形成了原電池,產(chǎn)生了微小的電流,使得格林太太頭痛。原電池是如何形成的?它
2、需要什么條件?1了解化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2初步了解化學(xué)電池的工作原理及應(yīng)用。3了解研制新型電池的重要性。4會(huì)書(shū)寫(xiě)簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)式?;瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 1一次能源和二次能源(1)一次能源直接從_取得的能源,包括風(fēng)力、_、潮汐、_、原煤、_、天然氣、天然鈾礦等。(2)二次能源_經(jīng)過(guò)加工、轉(zhuǎn)換得到的能源,如電力、蒸汽等。2化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化(1)燃煤發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程1(1)自然界流水地?zé)崾?2)一次能源2(1)化學(xué)能熱能機(jī)械能電能(2)原電池實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象銅片:_鋅片:_溶解電流表指針:_原因Cu片:_。Zn片:_。 (2)產(chǎn)生氣泡逐漸發(fā)生偏轉(zhuǎn)溶液中H在銅片上得電子生成氫
3、原子,氫原子再結(jié)合成氫分子從銅片上逸出Zn易失電子,被氧化成Zn2進(jìn)入溶液中定義:把_轉(zhuǎn)化為_(kāi)的裝置。構(gòu)成條件:具有_的兩個(gè)電極;具有_;電極間構(gòu)成_。反應(yīng)本質(zhì)化學(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)是_反應(yīng)。(3)電極方程式表示正、負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的方程式。如上述實(shí)驗(yàn)中負(fù)極方程式為:_,正極方程式為:_。(4)電極負(fù)極:_電子、發(fā)生_反應(yīng)的電極。正極:_電子、發(fā)生_反應(yīng)的電極?;瘜W(xué)能電能活潑性不同電解質(zhì)溶液閉合回路氧化還原(3)Zn2e=Zn22H2e=H2 (4)失氧化得還原綜合拓展綜合拓展一、原電池的工作原理(以Cu、Zn、稀硫酸組成的原電池為例)1化學(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。2能量轉(zhuǎn)化是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
4、。3電子流向:在外電路(導(dǎo)線(xiàn))中由負(fù)極流向正極。4電流方向:在外電路(導(dǎo)線(xiàn))中由正極流向負(fù)極。5離子移向:陰離子移向負(fù)極,陽(yáng)離子移向正極。6兩極反應(yīng):負(fù)極失電子 ,發(fā)生氧化反應(yīng);正極得電子,發(fā)生還原反應(yīng)。其工作原理可簡(jiǎn)單表示如下:特別關(guān)注:正極或負(fù)極本身都不一定發(fā)生反應(yīng)。有的電池中只負(fù)極本身反應(yīng)而正極不反應(yīng);有的電池中正、負(fù)極本身都反應(yīng);有的電池中正、負(fù)極本身都不反應(yīng)。二、正負(fù)極的判斷方法1根據(jù)電極材料判斷一般來(lái)講,活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬為負(fù)極,活動(dòng)性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。2根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向來(lái)判斷在外電路(導(dǎo)線(xiàn))上,電流由正極流向負(fù)極,電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極。3根據(jù)反應(yīng)類(lèi)
5、型判斷原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。4根據(jù)現(xiàn)象判斷溶解的一極為負(fù)極,增重或有氣泡放出的一極為正極。特別關(guān)注:在判斷原電池正負(fù)極時(shí),不要只根據(jù)金屬活潑性的相對(duì)強(qiáng)弱,還要考慮電解質(zhì)溶液。(1)MgAl和稀HCl構(gòu)成原電池中,Mg作負(fù)極,Al作正極;而若把稀HCl換為NaOH溶液,Al作負(fù)極,Mg作正極。(2)AlCu和NaOH溶液構(gòu)成的原電池中,Al作負(fù)極;而若把NaOH溶液換為濃HNO3,Cu作負(fù)極。三、原電池原理的應(yīng)用1比較金屬活潑性作負(fù)極的金屬活潑性強(qiáng),作正極的金屬活潑性弱。2改變化學(xué)反應(yīng)速率如:在Zn和稀硫酸反應(yīng)時(shí),滴加少量CuSO4溶液,則Zn置換出的銅
6、和鋅能構(gòu)成原電池的正負(fù)極,從而加快Zn與稀硫酸反應(yīng)的速率。3保護(hù)金屬設(shè)備如:船體是鋼鐵材料,在海水中易被腐蝕。在船體外殼焊接上比鐵活潑的金屬(如Zn),則構(gòu)成以Zn、Fe為電極的原電池,Zn被消耗掉而Fe得到保護(hù)。4原電池的設(shè)計(jì)以ZnCuSO4=ZnSO4Cu為例說(shuō)明電極材料及電解質(zhì)裝置圖特別關(guān)注:在設(shè)計(jì)原電池時(shí),若給出的是離子反應(yīng)方程式,如:FeCu2=CuFe2,此時(shí)電解質(zhì)不確定為具體的物質(zhì),只要是可溶性銅鹽即可,如CuCl2、CuSO4等。嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用1下列有關(guān)燃煤發(fā)電的一系列能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程,正確的是()A化學(xué)能熱能機(jī)械能電能B熱能化學(xué)能機(jī)械能電能C機(jī)械能化學(xué)能熱能電能D熱能機(jī)械能化
7、學(xué)能電能2關(guān)于如右圖所示裝置的敘述中,正確的是()A銅是正極,銅片附近有氣泡產(chǎn)生B銅片質(zhì)量逐漸減少C鋅是負(fù)極,鋅片上有氣泡產(chǎn)生D氫離子在鋅片表面被還原AA3下列裝置中,能構(gòu)成原電池的是()A只有(甲)B只有(乙)C只有(丙) D除(乙)均可以C 發(fā)展中的化學(xué)電源發(fā)展中的化學(xué)電源 1干電池干電池是一種_電池,最早使用的是_,其負(fù)極是_。為防止漏電,改良后的堿性鋅錳電池將電池內(nèi)的電解質(zhì)_換成濕的_。2充電電池充電電池又稱(chēng)_電池,它在放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行,使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。(1)鉛蓄電池負(fù)極材料為_(kāi),正極材料為_(kāi),電解質(zhì)為_(kāi)。1一次性鋅錳電池鋅NH4ClKOH2二
8、次(1)PbPbO2H2SO4(2)鎳鎘電池正極材料為_(kāi),負(fù)極材料為_(kāi),電解質(zhì)為_(kāi)。(3)鋰離子電池新一代可充電的綠色電池,低功耗電器的主流電源。3燃料電池(1)原理利用原電池的工作原理將_和_反應(yīng)所放出的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。(2)與其他電池的區(qū)別反應(yīng)物不儲(chǔ)存在_而是由外設(shè)裝備提供燃料和氧化劑。(2)NiO(OH)CdKOH3(1)燃料氧化劑(2)電池內(nèi)部綜合拓展綜合拓展一、發(fā)展中的化學(xué)電源表格見(jiàn)表格見(jiàn)Word文檔文檔嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用4下列有關(guān)電池的說(shuō)法不正確的是()A手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池B銅鋅原電池工作時(shí),電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D鋅錳干
9、電池中,鋅電極是負(fù)極解析:電池分為一次電池、二次電池和新型電池(燃料電池)。手機(jī)上用的鋰離子電池可以反復(fù)充放電,屬于二次電池,A選項(xiàng)正確。鋅比銅活潑,因此構(gòu)成原電池時(shí),鋅失電子作負(fù)極,電子沿外電路流向正極銅,所以B選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:B5對(duì)化學(xué)電源的敘述正確的是()A化學(xué)電源比火力發(fā)電對(duì)化學(xué)能的利用率高B化學(xué)電源所提供的電能居于人類(lèi)社會(huì)現(xiàn)階段總耗電量的首位C化學(xué)電源均是安全、無(wú)污染的D化學(xué)電源即為可充電電池解析:化學(xué)電池對(duì)化學(xué)能有較高的利用率,但不是用電的主要渠道,化學(xué)電池對(duì)環(huán)境的污染也日益嚴(yán)重,化學(xué)電池分一次性、可充電兩大類(lèi)。答案:A一、原電池的工作原理及形成條件 下列敘述中,正確的是()原電池
10、是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的一種裝置原電池的正極發(fā)生氧化反應(yīng),負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)通過(guò)原電池的裝置可以實(shí)現(xiàn)碳棒能用來(lái)做原電池的正極反應(yīng)Cu2Ag=Cu22Ag可以設(shè)計(jì)成原電池ABCD解析:原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置,它是以自發(fā)的氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)的,所以Cu2Ag= Cu22Ag可以設(shè)計(jì)成原電池。 但原電池把氧化和還原反應(yīng)分在兩極上進(jìn)行了,在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),正極上發(fā)生還原反應(yīng)。 原電池形成時(shí)需要兩個(gè)活潑性不同的電極,可以都是金屬,也可以是金屬和非金屬,如碳棒可以來(lái)做原電池的正極。答案:B變式應(yīng)用變式應(yīng)用1下列裝置中,導(dǎo)線(xiàn)中的電子由左邊一極流向右邊一極的是()解析:
11、C中Zn作負(fù)極,C作正極,D中Fe作負(fù)極,C作正極。其中D中發(fā)生的電極反應(yīng)如下。負(fù)極:2Fe4e=2Fe2,正極:O22H2O4e=4OH。答案:C二、原電池的應(yīng)用 (2011年武漢)利用Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2反應(yīng),設(shè)計(jì)一個(gè)原電池,寫(xiě)出電極反應(yīng)式。解析:根據(jù)Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2可知Cu是還原劑,失電子,所以銅作負(fù)極,F(xiàn)e3在正極得電子被還原,因此必須選擇活潑性比銅弱的金屬或惰性電極作正極,因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液中陽(yáng)離子得電子,故電解質(zhì)溶液應(yīng)為FeCl3溶液。答案:原電池裝置如右圖所示。負(fù)極(Cu):Cu2e=Cu2;正極(C):2Fe32e=2Fe2。名師點(diǎn)睛:原
12、電池的設(shè)計(jì)方法(見(jiàn)下表)設(shè)計(jì)思路實(shí)例以自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2把氧化還原反應(yīng)分解為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng),從而確定電極反應(yīng)氧化反應(yīng)(負(fù)極):Cu2e=Cu2還原反應(yīng)(正極):2Fe32e=2Fe2以?xún)蓸O反應(yīng)為原理,確定電極材料及電解質(zhì)溶液負(fù)極材料:Cu正極材料:石墨或鉑電解質(zhì)溶液:FeCl3(aq)畫(huà)出示意圖變式應(yīng)用變式應(yīng)用2某原電池總反應(yīng)的離子方程式為2Fe3Fe=3Fe2,不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是()A正極為Cu,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液B正極為C,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3溶液C正極為Fe,負(fù)極為Zn,電解質(zhì)溶
13、液為Fe2(SO4)3溶液D正極為Ag,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液解析:理論上講,任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。從原電池總反應(yīng)離子方程式上看,2Fe3 Fe=3Fe2,F(xiàn)e失去電子,作負(fù)極。因此正極為活動(dòng)性比鐵弱的金屬或非金屬(如碳棒、鉑),因此C項(xiàng)不符合此要求。Fe3在正極上得電子,因此電解質(zhì)溶液中必含F(xiàn)e3。A、B、D符合以上兩個(gè)條件。答案:C三、化學(xué)電源 微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。有一種銀鋅紐扣電池,其電極分別是Ag2O和Zn,電解質(zhì)溶液是KOH,電極反應(yīng)為Zn2OH2e=ZnOH2O和Ag2OH2O2e=2Ag2OH,總反應(yīng)式為Ag2OZn=
14、2AgZnO。下列有關(guān)銀鋅紐扣電池的敘述中正確的是A用完后可以隨意扔掉B在使用過(guò)程中,電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極CZn是負(fù)極,Ag2O是正極DZn電極發(fā)生還原反應(yīng),Ag2O電極發(fā)生氧化反應(yīng)變式應(yīng)用變式應(yīng)用3已知空氣鋅電池的電極反應(yīng)如下:鋅片電極:Zn2OH2e=ZnOH2O石墨電極: O2H2O2e=2OH可以判斷石墨電極是()A負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)B正極,發(fā)生氧化反應(yīng)C負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)D正極,發(fā)生還原反應(yīng)D 1下列說(shuō)法正確的是()A原電池是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置B原電池中電子流出的一極是正極,發(fā)生氧化反應(yīng)C原電池兩極板均發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)D原電池內(nèi)部的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)解析:要綜
15、合考慮原電池的概念、電極反應(yīng)和電子移動(dòng)的方向和電流方向。原電池中的電子移動(dòng)方向是:負(fù)極外電路正極,可見(jiàn)B選項(xiàng)錯(cuò);陽(yáng)離子向正極移動(dòng),得電子,發(fā)生還原反應(yīng),D項(xiàng)正確;在原電池中負(fù)極金屬失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),而正極可以是溶液中的離子或空氣中的氧氣發(fā)生還原反應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)。答案:D7將甲、乙兩種金屬的性質(zhì)相比較,已知甲與水反應(yīng)比乙與水反應(yīng)劇烈單質(zhì)甲能從乙的鹽溶液中置換出單質(zhì)乙甲的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性比乙的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)以甲、乙金屬為電極構(gòu)成原電池,甲作負(fù)極。能說(shuō)明甲的金屬性比乙強(qiáng)的是()A BC D解析:一般來(lái)說(shuō),金屬的金屬性越強(qiáng),金屬的還原性也就越強(qiáng),越易與水或酸反應(yīng)置換出氫氣,其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物堿性也越強(qiáng)。當(dāng)金屬之間發(fā)生置換反應(yīng)時(shí),一般是較活潑金屬置換出較不活潑金屬。當(dāng)以?xún)煞N金屬為電極構(gòu)成原電池時(shí),一般金屬性強(qiáng)的金屬作原電池的負(fù)極。答案:C