化學(xué)：《化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化》課件19（27張PPT）（蘇教版必修2）

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,歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂,化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化——化學(xué)電源,一、化學(xué)電源：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,化學(xué)電源（電池）,原電池,蓄電池,燃料電池,,可以清楚地研究電池原理的電池。（如：干電池）,可以反復(fù)進(jìn)行充電和放電的電池。,將燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電池,Zn+H2SO4→ZnSO4+H2↑Zn+2H+→Zn2++H2↑氧化還原反應(yīng)：還原劑＋氧化劑→氧化產(chǎn)物＋還原產(chǎn)物如何將氧化還原反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化為電子的定向移動(dòng)形成電流呢？,,,,2e,,,,電子,,,e,二、原電池的原理,１、銅鋅原電池裝置鋅極反應(yīng)式：Zn－２ｅ→Zn2+（氧化反應(yīng)）銅極反應(yīng)式：2H+＋２ｅ→H2↑（還原反應(yīng)）總反應(yīng)方程式：Zn+2H+→Zn2++H2↑電子流向：鋅極→銅極電流方向：銅極→鋅極,負(fù)極,正極,(從負(fù)極流向正極),(從正極流向負(fù)極),2、原電池的三個(gè)條件：①有可以自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)；②活潑性不同的電極；③兩電極以導(dǎo)線相連，并浸沒(méi)在電解質(zhì)溶液中。,提供電子轉(zhuǎn)移的可能,保證電子在外電路中可以定向移動(dòng),提供產(chǎn)生電流的閉合回路,,,,練習(xí):把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸，分別用導(dǎo)線兩兩連接可以組成原電池。c、d相連時(shí)，電流方向?yàn)閐→c；a、c相連時(shí)，c極產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時(shí)，d極上發(fā)生氧化反應(yīng)。這四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是AabcdBacdbCcabdDbdca,練習(xí):用銅、銀和硝酸銀溶液設(shè)計(jì)一個(gè)原電池：①畫出裝置圖、標(biāo)出正極與負(fù)極②標(biāo)出電子運(yùn)動(dòng)方向和電流方向③分別寫出正負(fù)極的電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式。④試描述反應(yīng)一段時(shí)間后正、負(fù)極的變化。⑤當(dāng)正極質(zhì)量增加21.6g時(shí),負(fù)極質(zhì)量減少多少?外電路電子轉(zhuǎn)移了多少mol?,三、常見(jiàn)實(shí)用電池介紹,1、鋅錳干電池2、鉛蓄電池3、燃料電池,正極材料：石墨棒（MnO2）負(fù)極材料：鋅片電解質(zhì)：NH4Cl、ZnCl2及淀粉糊狀物,,,負(fù)極：Zn-2e→Zn2＋正極：2NH4＋＋2e→2NH3＋H22MnO2＋2H2→2MnO（OH）＋H2O總反應(yīng)：Zn＋2NH4＋→Zn2＋＋2NH3＋H2,氫氧燃料電池的工作原理,負(fù)極反應(yīng)：2H2＋4OH－-4e→4H2O正極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e→4OH－總反應(yīng)：2H2＋O2→2H2O,練習(xí):電子表所用的某種紐扣電池的電極材料為Zn和Ag2O，電解質(zhì)溶液是KOH。其電極反應(yīng)式為：Zn+2OH--2e→ZnO+H2OAg2O+H2O+2e→2Ag+2OH-電池的負(fù)極是，正極發(fā)生反應(yīng)；總反應(yīng)式為。,鉛蓄電池放電時(shí)的工作原理,總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4→2PbSO4十2H2O負(fù)極：Pb＋SO42－-2e→PbSO4（氧化反應(yīng)）正極：PbO2＋SO42－十4H＋＋2e→PbSO4＋2H2O（還原反應(yīng)）,實(shí)驗(yàn):將兩顆純鋅分別投入同濃度的稀硫酸溶液中,往其中一支試管中再滴加幾滴硫酸銅溶液,觀察現(xiàn)象有什么不同?現(xiàn)象:滴加幾滴硫酸銅溶液的試管中氫氣產(chǎn)生速度明顯加快。分析：因?yàn)樾纬闪嗽姵匦?yīng)，作為負(fù)極的金屬鋅失去電子的速率明顯加快。結(jié)論：由于原電池效應(yīng)的形成，作為負(fù)極的金屬失去電子的反應(yīng)速率將加快。,四、金屬的腐蝕和防護(hù),1、化學(xué)腐蝕：金屬的腐蝕電化腐蝕：,,金屬跟接觸到的物質(zhì)（如O2、Cl2、SO2等）直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕叫化學(xué)腐蝕。,金屬與外界環(huán)境之間構(gòu)成原電池效應(yīng)導(dǎo)致金屬不斷被消耗的腐蝕過(guò)程,（M—ne→Mn+）,2、鋼鐵的電化腐蝕,鋼鐵（鋼和生鐵）：含碳的鐵合金鐵鋼鐵在潮濕的空氣中：碳溶有O2和CO2的水膜,,（負(fù)極）,（正極）,（電解質(zhì)溶液）,①鋼鐵的吸氧腐蝕,負(fù)極的電極反應(yīng)：Fe-2e→Fe2+（氧化反應(yīng)）正極的電極反應(yīng)：O2+2H2O+4e→4OH-（還原反應(yīng)）,總反應(yīng)：2Fe+O2+2H2O→2Fe（OH）24Fe（OH）2+O2+2H2O→4Fe（OH）3,②鋼鐵的析氫腐蝕,負(fù)極的電極反應(yīng)：Fe-2e→Fe2+（氧化反應(yīng)）正極的電極反應(yīng)：2H++2e→H2（還原反應(yīng)）,總反應(yīng)：Fe+2H+→H2+Fe2+,下圖各容器中盛海水，鐵會(huì)在其中發(fā)生變化。按鐵極腐蝕的速度由快至慢的順序?yàn)?,,練習(xí)：如圖，燒杯中放清水，將一段鐵絲固定在試管內(nèi)，然后將試管倒置在水中，經(jīng)3～4天后，可觀察到的現(xiàn)象是A試管中鐵絲生銹，水面上升B無(wú)現(xiàn)象C試管中鐵絲生銹，水面不上升D無(wú)法判斷,練習(xí)：菜刀上沾有食鹽水后，置于空氣中一段時(shí)間會(huì)生銹，其原理是,3、金屬防護(hù)方法,①制造各種耐腐蝕的合金（如不銹鋼）——改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)②保護(hù)層法：在金屬表面覆蓋保護(hù)層，使金屬制品與周圍腐蝕介質(zhì)隔離，從而防止腐蝕?！茐碾娊赓|(zhì)溶液接觸條件③電化學(xué)保護(hù)法：利用原電池原理進(jìn)行金屬的保護(hù)，設(shè)法消除引起電化腐蝕的原電池反應(yīng)。a犧牲陽(yáng)極（負(fù)極）保護(hù)法b外加電流的保護(hù)法,思考:常用的白鐵是在鋼板上鍍上一層鋅,而做罐頭的馬口鐵是在鋼板上鍍上一層錫,當(dāng)白鐵和馬口鐵的鍍層破損時(shí),它們?cè)诔睗竦目諝庵幸欢螘r(shí)間后情況如何?試解釋為什么會(huì)這樣?,練習(xí)：白鐵皮發(fā)生析氫腐蝕，若有0.2摩電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，下列說(shuō)法中不正確的是A有6.5克鋅被腐蝕B2.8克鐵被腐蝕C正極上H＋被還原D在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有2.24升氣體放出,電化腐蝕和化學(xué)腐蝕,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,