化學必修2化學能與電能(賽教獲獎課件)

1、 病病 例例 分分 析析 一位年輕的化學家來看望格林太太，并為格林太太揭開了病因。一位年輕的化學家來看望格林太太，并為格林太太揭開了病因。 化學家發現了什么？你能為格林太太開個藥方嗎？化學家發現了什么？你能為格林太太開個藥方嗎？ 第二章第二章 化學反應與能量化學反應與能量 第二節第二節 化學能與電能化學能與電能 （第一課時）（第一課時） 一一.一次能源和二次能源一次能源和二次能源 一次能源是指直接從自然界獲得就可利用的能一次能源是指直接從自然界獲得就可利用的能 源源 二次能源是指經過加工轉換得到的能源二次能源是指經過加工轉換得到的能源 化學能化學能 熱能熱能 機械能機械能 電電 能能 燃燒燃燒

2、蒸汽蒸汽發電機發電機 二二.火力發電的原理火力發電的原理 化學本質分析化學本質分析 氧化還原反應氧化還原反應 火力發電火力發電 將化學能經一系列能量轉化為電能將化學能經一系列能量轉化為電能 舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化 稀硫酸稀硫酸 Zn Cu 將一Zn片、Cu片平 行插入稀硫酸中，有 什么現象？寫出有關 反應的離子方程式。 Zn + 2H+ = Zn2+H2 稀硫酸稀硫酸 Zn Cu 將Zn片、Cu片上端 連接插入稀硫酸中， 有什么現象？ Cu片上有氣體逸出片上有氣體逸出 稀硫酸稀硫酸 Zn Cu 將Cu和Zn以導線連接 起來，并在導線中間 添加一電流表，

3、然后 將其放入稀硫酸中。 又會觀察到什么實驗 現象呢？ 稀硫酸稀硫酸 Zn Cu現象現象 (1)電流表指針有偏轉電流表指針有偏轉 (2)銅片上有氣泡產生銅片上有氣泡產生 (3)鋅片不斷溶解鋅片不斷溶解 稀硫酸 Zn Cu H+ SO42- SO42- H+ H+ H+ e- e- e- e- 稀硫酸稀硫酸 Zn Cu Zn2+ e- e- H+ H+ 稀硫酸稀硫酸 Zn Cu Zn2+ e- e- H+ H+ Zn2e-=Zn2+ 總反應：總反應： 2H+2e-=H2 Zn+2H+=Zn2+H2 鋅片：氧化反應鋅片：氧化反應 實驗裝置中的化學反應：實驗裝置中的化學反應： 銅片：還原反應銅片：還

4、原反應 一、原電池一、原電池 1 1、定義、定義: :把把化學能化學能轉變為轉變為電能電能的的裝置裝置. . A ZnCu SO42 H+ H+ 稀硫酸稀硫酸 現象現象 (1)電流表指針沒有偏轉電流表指針沒有偏轉 ZnZn 把實驗探究三中的銅片換把實驗探究三中的銅片換 成鋅片，使兩個電極材料成鋅片，使兩個電極材料 相同，會觀察到什么實驗相同，會觀察到什么實驗 現象呢？現象呢？ (2)鋅片上有氣體逸出，且鋅鋅片上有氣體逸出，且鋅 片不斷溶解片不斷溶解 75%酒精酒精 Zn Cu 現象現象 電流表指針沒有偏轉電流表指針沒有偏轉 把實驗探究三燒杯里的把實驗探究三燒杯里的 硫酸換成硫酸換成75%酒精，

5、實酒精，實 驗現象會是怎樣的呢？驗現象會是怎樣的呢？ 稀硫酸稀硫酸 Zn Cu 現象現象 電流表指針沒有偏轉電流表指針沒有偏轉 實驗探究三中把串聯著實驗探究三中把串聯著 電流表的鋅片與銅片分電流表的鋅片與銅片分 別放到兩支盛有稀硫酸別放到兩支盛有稀硫酸 的燒杯里，實驗現象會的燒杯里，實驗現象會 是怎樣的呢？是怎樣的呢？ 2 2、歸納總結原電池的構成條件：、歸納總結原電池的構成條件： (1)(1)活潑性不同的兩種金屬活潑性不同的兩種金屬 ( (或金屬與非金屬導體或金屬與非金屬導體) )做電極做電極 (3)(3)形成閉合回路形成閉合回路 (2)(2)電解質溶液電解質溶液 (4)(4)自發的氧化還原

6、反應自發的氧化還原反應 練習練習1：下列圖片可構成原電池的是：下列圖片可構成原電池的是 稀硫酸稀硫酸 CuCu （A）（B） 稀硫酸稀硫酸 ZnC 稀硫酸稀硫酸 ZnZn （C） 硫酸銅溶液硫酸銅溶液 ZnCu 酒精酒精 ZnCu （D） （E） 稀硫酸稀硫酸稀硫酸稀硫酸 Cu Zn （G） （F） 稀硫酸稀硫酸 ZnCu 3 3、原電池中電極的名稱、原電池中電極的名稱 電子流入的電極電子流入的電極，通常是不活潑金，通常是不活潑金 屬或石墨電極。該級上發生還原反應。屬或石墨電極。該級上發生還原反應。 電子流出的電極電子流出的電極，通常是活潑金屬。該，通常是活潑金屬。該 級上發生氧化反應。級上發

7、生氧化反應。 正極：正極： 負極：負極： （氧化反應）（氧化反應） （還原反應）（還原反應） Zn片：片： Zn 2e- = Zn2+ Cu片：片：2H+2e- = H2 （銅片在這里起（銅片在這里起傳導電子傳導電子的作用）的作用） (1)電極反應式：電極反應式： Zn+HZn+H2 2SOSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+H+H2 2 電極反應總式：電極反應總式： 4 4 工作原理工作原理( (ZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4原電池原電池) )： “負極出電子，電子回正極負極出電子，電子回正極” (2)(2)、原電池化學反應本質、原電池化學反應本質：氧化還原反應氧化還原反應 外

8、電路：電子由負極流向正極， 電流由正極流向負極 內電路：陰離子移向負極，陽離 子移向正極， e (3)電荷流向電流流向：電荷流向電流流向： 負極負極正極正極 由于金與鐵（鋼的主要成分）由于金與鐵（鋼的主要成分） 是是活動性不同活動性不同的兩種金屬，的兩種金屬， 唾液中含有電解質，故構成唾液中含有電解質，故構成 了了原電池原電池，產生了，產生了微小的電微小的電 流流，使得格林太太頭痛，因，使得格林太太頭痛，因 此必須換掉其中的一顆假牙。此必須換掉其中的一顆假牙。 你找到格林太太的病因了嗎？你找到格林太太的病因了嗎？ 你能為她開一個藥方嗎？你能為她開一個藥方嗎？ 5 5、原電池中電極反應式的書寫：

9、、原電池中電極反應式的書寫： 電子流入的電極電子流入的電極，通常是不活潑金，通常是不活潑金 屬或石墨電極。該級上發生還原反應。屬或石墨電極。該級上發生還原反應。 表示正極反應的式子叫做正極反應式。表示正極反應的式子叫做正極反應式。 電子流出的電極電子流出的電極，通常是活潑金屬。該，通常是活潑金屬。該 級上發生氧化反應。表示負極反應的式級上發生氧化反應。表示負極反應的式 子叫做負極反應式。子叫做負極反應式。 正極：正極： 負極：負極： 電池中的整個氧化還原反應，電池中的整個氧化還原反應， 它是兩個電極反應式之和。它是兩個電極反應式之和。 電池的總反應式：電池的總反應式： Cu-ZnCu-Zn原電

10、池正負極的判定及有關化原電池正負極的判定及有關化 學反應式：學反應式： 負極：負極： 正極：正極： 總反應式：總反應式： （氧化反應）（氧化反應） （還原反應）（還原反應） 鋅片鋅片: 銅片銅片: Zn2e-=Zn2+ 2H+2e-=H2 Zn+2H+=Zn2+H2 練習： 寫出電極反應式和總反應式 CuCl2 Zn C 正極 ： 負極 ： (C) (Zn)Zn 2e - = Zn2+ （氧化反應） Cu2+ + 2e - = Cu（還原反應） 總反應： Zn+Cu2+=Zn2+Cu AgNO3 Fe Cu正極 ： 負極 ： (Cu) (Fe) 2Ag+ + 2e - = Ag （還原反應）

11、總反應： Fe+2Ag+=Fe2+2Ag Fe 2e - = Fe2+ （氧化反應） 練習練習2：下列燒杯中盛放的都是稀硫酸，下列燒杯中盛放的都是稀硫酸， 在銅電極上能產生氣泡的是哪個？寫出在銅電極上能產生氣泡的是哪個？寫出 電極反應及總反應。電極反應及總反應。 6、原電池的正負極的判斷方法、原電池的正負極的判斷方法 微觀判斷微觀判斷 （根據電子流動方向（根據電子流動方向） 電子流出的極電子流出的極 電子流入的極電子流入的極 負極負極 正極正極 較活潑的電極材料較活潑的電極材料 較不活潑的電極材料較不活潑的電極材料 質量增加的電極質量增加的電極 工作后工作后 質量減少的電極質量減少的電極 負極

12、負極 正極正極 正極正極 負極負極 工作后，有氣泡冒出的電極為正極工作后，有氣泡冒出的電極為正極 發生氧化反應的極發生氧化反應的極 發生還原反應的極發生還原反應的極 宏觀判斷宏觀判斷： 根據電極材料根據電極材料 根據原電池電極發生根據原電池電極發生 的反應的反應 根據電極增重還是減重根據電極增重還是減重 根據電極有氣泡冒出：根據電極有氣泡冒出： 負極負極 正極正極 指出下列原電池的正負極. 練習： 正極： 負極： H2SO4 Mg Al NaOH Mg Al 濃HNO3 Al Cu 判斷下列原電池的正負極？ Al Mg Mg Al Al Cu (金屬活潑性) (Mg不與NaOH反應) (Al發

13、生鈍化) 1. 把把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中四塊金屬片浸入稀硫酸中， 用導線兩兩相連組成原電池。若用導線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，相連時， a為負極；為負極；c、d相連時，電流由相連時，電流由d到到c；a、c相相 連時，連時，c極上產生大量氣泡，極上產生大量氣泡，b、d相連時，相連時，b 上有大量氣泡產生，則四種金屬的活動性順上有大量氣泡產生，則四種金屬的活動性順 序由強到弱的為序由強到弱的為 ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a 練習 B (3)設計原電池設計原電池 在設計原電池時，若給出的是離子反應方程式，在設計原電池時，

14、若給出的是離子反應方程式， 如：如：2Fe3+Cu = Cu2+2Fe2 1 1、電解液：硫酸、電解液：硫酸鐵鐵、氯化、氯化鐵鐵、硝酸、硝酸鐵鐵等可溶等可溶 性銅鹽溶液性銅鹽溶液 2 2、電極材料：、電極材料： 負極：負極：銅銅 正極：石墨或比正極：石墨或比銅銅不活潑的其他金屬不活潑的其他金屬 3、電極反應式、電極反應式 負極：負極： Cu - 2e - = Cu 2+ 正極：正極：2Fe3+ + 2e - = 2 Fe2+ 三、常見的化學電池三、常見的化學電池 1.干電池干電池(一次性電池一次性電池) 電極電極: :ZnZn為負極為負極, ,碳棒為正極碳棒為正極 電解液電解液：NHNH4 4

15、ClCl、ZnClZnCl2 2和淀粉糊和淀粉糊 另有黑色的另有黑色的MnOMnO2 2粉末，粉末，吸收正極產生的吸收正極產生的H H2. 2. 電極方程式：電極方程式： 負極負極(Zn):(Zn):ZnZn2e2e- -ZnZn2 2 正極正極(C)(C)：2MnO2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4+ + + 2e + 2e- -= Mn= Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O 缺點：使用壽命短，易泄露缺點：使用壽命短，易泄露 鋅-錳干電池在使用過程中，鋅會逐漸溶解， 鋅外殼變薄，最后內部的糊狀電解質泄露出來，對 電器腐蝕。 為了防止泄露，在外殼套上金屬

16、筒或塑料筒， 制成防漏電池。 為了延長電池壽命和提高其性能，人們將電為了延長電池壽命和提高其性能，人們將電 池內的電解質池內的電解質 換成濕的換成濕的 ， 制成了制成了 電池。電池。 P42【思考與交流思考與交流】 為什么鋅錳干電池放置過久會失效？為什么鋅錳干電池放置過久會失效？ NH4ClKOH 堿性鋅錳堿性鋅錳 負極：負極：Zn +OH- 2e- = Zn(OH)2 2）堿性干電池）堿性干電池 堿性電池堿性電池是個人是個人音響音響、照相機照相機 等地首選等地首選電源電源。 堿性電池堿性電池 電解液電解液:酸性酸性 NH4Cl堿性堿性KOH （離子導電性更好）（離子導電性更好） 負極：鋅片負

17、極：鋅片鋅粉（反應面積成鋅粉（反應面積成 倍增長，使放電電流大幅度提高）倍增長，使放電電流大幅度提高） 優點：優點：能量儲存時間有所提能量儲存時間有所提 高，不易泄露高，不易泄露 正極（正極（MnO2）：）： 2MnO2 + 2H2O + 2 e- = 2MnO(OH) + 2OH- 2MnO2 + 2H2O = + 2MnO(OH) 2下列有關電池敘述正確的是下列有關電池敘述正確的是 A水果電池是高效環保的家用電池水果電池是高效環保的家用電池 B鋅錳干電池是一種常用的二次電池鋅錳干電池是一種常用的二次電池 C鋅錳干電池碳棒是負極，鋅片是正極鋅錳干電池碳棒是負極，鋅片是正極 D鋅錳干電池工作一

18、段時間后鋅外殼逐漸變薄鋅錳干電池工作一段時間后鋅外殼逐漸變薄 D 2 2、充電電池、充電電池（ 手機專用電池手機專用電池 攝像機專用電池攝像機專用電池 筆記本電腦專用電池筆記本電腦專用電池 化學能化學能 放電放電 充電充電 電能電能 用途：用途：目前汽車上使用的電瓶大多仍是鉛目前汽車上使用的電瓶大多仍是鉛 蓄電池，它還廣泛用于國防、生產、生活蓄電池，它還廣泛用于國防、生產、生活 等領域。等領域。 （1）鉛蓄電池）鉛蓄電池 特點：特點：鉛蓄電池的電壓穩定，使用方便安全可靠，可再鉛蓄電池的電壓穩定，使用方便安全可靠，可再 次充電使用。次充電使用。 鉛 蓄 電 池 鉛蓄電池鉛蓄電池 負極？（PbPb

19、) 正極？ 總反應： 電解質？電解質？ (PbO2) H2SO4 Cd NiO(OH) KOH 具有殘留性記憶，可重復使用具有殘留性記憶，可重復使用500次以上，體積小；次以上，體積小； 但但鎘有致癌作用鎘有致癌作用,如不回收，會產生嚴重污染如不回收，會產生嚴重污染 廣泛用于收錄機、無線對講機、電子閃光燈、廣泛用于收錄機、無線對講機、電子閃光燈、 電動剃須刀等電動剃須刀等 鎳鎳 鎘鎘 電電 池池 鎘有致癌作用，有被鎘有致癌作用，有被鎳氫電池鎳氫電池取代的趨勢。取代的趨勢。 鋰電池（有機溶劑電解液） 負極：Li - e- = Li+ 正極：其他導體 特點：高能電池，電壓高，質量輕，貯存時間長等。

20、特點：高能電池，電壓高，質量輕，貯存時間長等。 用途：用途： 筆記本電腦專用電池筆記本電腦專用電池 電池中含有大量的電池中含有大量的重金重金 屬屬如鋅、鉛、鎘、汞、錳等。如鋅、鉛、鎘、汞、錳等。 據專家測試，一節紐扣電池據專家測試，一節紐扣電池 能污染能污染6060萬升水；一節一號萬升水；一節一號 電池爛在地里，能使一平方電池爛在地里，能使一平方 米的土地失去利用價值。若米的土地失去利用價值。若 將廢舊電池混入生活垃圾一將廢舊電池混入生活垃圾一 起填埋，滲出的重金屬物質起填埋，滲出的重金屬物質 就會滲透土壤、污染地下水，就會滲透土壤、污染地下水， 進而進入魚類、農作物等，進而進入魚類、農作物等

21、， 破壞人類的生存環境，間接破壞人類的生存環境，間接 威脅到人類的健康，有的還威脅到人類的健康，有的還 能致癌。所以我們不要亂扔能致癌。所以我們不要亂扔 電池，要及時回收。電池，要及時回收。 廢舊電池的回收利用廢舊電池的回收利用 3 3、燃料電池、燃料電池高效、環境友好的化學電池高效、環境友好的化學電池 1）H2和和O2的燃料電池的燃料電池 2）CH4和和O2的燃料電池的燃料電池 小型高性能燃料小型高性能燃料 電池電池 氫氧燃料電池工作原理：氫氧燃料電池工作原理： 總反應：2H2 + O2 =2H2 O 與其它電池區別：反應物不是儲存在電池內。與其它電池區別：反應物不是儲存在電池內。 用途：航

22、天、軍事通訊、電視中繼站等領域航天、軍事通訊、電視中繼站等領域 燃料電池 負極H2： 2 2H2-4e- =4H+ 正極O2： O O2+2+2H2O +4e- =4OH- 介質介質 電池反應：電池反應： 2H2 + = 2H2O 酸性酸性 （H2SO4） 負極負極 正極正極 堿性堿性（KOH） （記這個記這個） 負極負極 正極正極 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4e- + 4H+ = 4H2O 2H2 - 4e- +4OH- = 4H2O O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- 一定要會判斷：酸性有一定要會判斷：酸性有H+ (肯定沒肯定沒OH- ）；）； 堿性有堿性有OH-

23、 (肯定沒肯定沒 H+ ） 甲烷氧氣燃料電池甲烷氧氣燃料電池 該電池用鉑片插入該電池用鉑片插入KOH溶液中作電極，在兩極溶液中作電極，在兩極 上分別通甲烷和氧氣上分別通甲烷和氧氣 負極：負極： 正極：正極： 放電總反應式：放電總反應式： CH4+10OH- -8e- = CO32- + 7H2O 2O2+4H2O+8e-= 8OH- CH4+ 2O2+2KOH =K2CO3 +3H2O 3.下列電池中不屬于二次電池的是下列電池中不屬于二次電池的是 ( ) A.堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池 B.鉛蓄電池鉛蓄電池 C.鎳鎘電池鎳鎘電池 D.鋰離子電池鋰離子電池 4.隨著人們生活質量的不斷提高，廢電池必

24、須進行隨著人們生活質量的不斷提高，廢電池必須進行 集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是 ( ) A.利用電池外殼的金屬材料利用電池外殼的金屬材料 B.防止電池中汞防止電池中汞.鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水 源的污染源的污染 C.不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 D.回收其中石墨電極回收其中石墨電極 B A 5.據報道，鋅電池可能取代目前廣泛應用的鉛蓄電池，據報道，鋅電池可能取代目前廣泛應用的鉛蓄電池， 因為鋅電池容量更大，而且沒有鉛污染。其電池反因為鋅電池容量更大，而且沒有鉛污染。其

25、電池反 應為：應為：2Zn+O22ZnO，原料為鋅粒，原料為鋅粒.電解質和空氣，電解質和空氣， 則下列敘述正確的是則下列敘述正確的是( ) A.鋅為正極，空氣進入負極反應鋅為正極，空氣進入負極反應 B.負極反應為負極反應為Zn2e-Zn2+ C.正極發生氧化反應正極發生氧化反應 D.電解液肯定不是強酸電解液肯定不是強酸 BD 6.鋰電池是一代新型高能電池，它以質量輕、能量高而受鋰電池是一代新型高能電池，它以質量輕、能量高而受 到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池，某種鋰電到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池，某種鋰電 池的總反應為池的總反應為Li + MnO2=LiMnO2,下列說法正確的

26、是下列說法正確的是 （ ） A、 Li是正極，電極反應為是正極，電極反應為Li e- = Li+ B、 Li是負極，電極反應為是負極，電極反應為Li e- = Li+ C、 Li是負極，電極反應為是負極，電極反應為MnO2 + e- = MnO2 D、 Li是負極，電極反應為是負極，電極反應為Li 2e- = Li2+ 8下列化學電池不易造成環境污染的是下列化學電池不易造成環境污染的是 A氫氧燃料電池氫氧燃料電池 B鋅錳電池鋅錳電池 C鎳鎘電池鎳鎘電池 D鉛蓄電池鉛蓄電池 A 9 9：19691969年美國年美國“阿波羅阿波羅1111號號”登月登月 成功。飛船上使用的氫氧燃料電池成功。飛船上使用的氫氧燃料電池 是一種新型的化學電池，其構造如是一種新型的化學電池，其構造如 圖示：兩個電極均由多孔性碳制成，圖示：兩個電極均由多孔性碳制成， 通入的氣體由孔隙逸出，并在電極通入的氣體由孔隙逸出，并在電極 表面放電。表面放電。 1 1、a a是是 極，極， b b是是 極極 2、外電路電子流向：、外電路電子流向： KOH溶液溶液 H2O2 H2O a b 負負 正正 ab 10.已知空氣已知空氣-鋅電池的電極反應為：鋅電