化学人教版（2019）必修第二册6.1.2化学反应与电能（共37张ppt）

(共37张PPT)
第一节 化学反应与能量变化
第二课时 化学反应与电能
第六章 化学反应与能量
学习目标
1、通过实验探究认识化学能与电能之间转化的实质。
2、理解原电池的概念及工作原理和构成条件。
3、了解干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。
4、能正确书写简单化学电源的电极反应式。
天空中释放的闪电能产生巨大的能量
生活中人们使用的电能来自于哪里
能不能直接从自然界获取电能
1.我国目前电能主要来自火力发电，其次是水力发电。
2.火力发电的原理
化石燃料
加热水
燃烧
汽化
蒸汽
推动
蒸汽轮机
发电机发电
带动
其中，燃烧（氧化还原反应）是关键
①煤炭是非可再生资源，会造成能源危机
②煤炭燃烧会产生污染性气体
③经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低
4.火力发电存在的问题
直接？
3.能量转换过程
电子定向移动
氧化还原反应
写出锌和稀硫酸反应的化学方程式并用单线桥分析
【思考1】电流是怎样产生的？
【思考2】什么反应中有电子的转移？
【学习任务一】探究把化学能直接转变为电能的装置
氧化还原反应且放热反应
Zn+2H+=Zn2++H2 ↑
2e-
电子转移
放热反应
电流
定向转移
能量方式转换
电能
用单线桥分析Zn与H2SO4的反应
【思考3】如何利用电子转移产生电流？
【实验6-3】
(1) 将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。
(2) 用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。
(3)如图6-6所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。
现 象
铜 片
锌 片
电流表
铜片上有气泡产生
锌片不断溶解
指针发生偏转
实验现象：
Cu
Zn
-
-
-
Zn2+
H+
H+
Zn－2e－=Zn2+
2H++2e－=H2↑
氧化反应
还原反应
负极
正极
阳离子
阴离子
SO42-
发生溶解
产生气泡
原电池总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑
电子流向：负极 沿导线 正极
电流方向：正极 沿导线 负极
外电路
内电路
阴离子 负极
阳离子 正极
外电路
内电路
e－
I
探究原电池的工作原理:
一、原电池
1.定义：
将化学能直接转变成电能的装置称为原电池
2.正负极：
+
-
负极：
电子流进（或电流流出）的一极
正极：
电子流出（或电流流进）的一极
本质是氧化还原反应。
3.电极反应：铜锌原电池
电极材料 原电池正负极 电极反应式 发生的反应
Zn片（还原剂）
Cu片（氧化剂）
电极总离子反应 负极
正极
Zn-2e-=Zn2+
2H++2e-=H2↑
氧化反应
还原反应
Zn+2H+=Zn2++H2↑
负极
正极
2H++2e-=H2↑
还原反应
氧化反应
Zn－2e-=Zn2+
原电池总反应式： ；
Zn＋2H＋ = Zn2＋＋H2↑
4.工作原理：
e-
↑
e-→
e-
↓
阳离子
阴离子
外电路
内电路
阳离子 → 正极
阴离子 → 负极
电子：负极 → 正极
这样整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向移动产生电流
电流：正极 → 负极
4.工作原理：
1.下列关于右图所示装置的叙述，错误的是( )。
A.锌是负极，其质量逐渐减小
B.氢离子在铜表面被还原，产生气泡
C.电流从锌片经导线流向铜片
D.电子从锌片经导线流向铜片
C
课堂练习
【思考4】在Zn – Cu原电池中，发现Zn片上也有H2产生，你认为主要原因是什么？
锌片不纯，若纯锌片不会产生氢气
5.原电池正、负极的判断
【课堂练习】
H2SO4 (aq)
CuSO4 (aq)
Zn
Cu
负极( ): .
正极( ): .
总反应式: .
负极( ): .
正极( ): .
总反应式: .
请在图上标出电子的流动方向和电流方向，并判断正负极，写出电极反应式和总反应式。
Ag
Fe
I
e-
e-
I
Fe
Ag
Fe－2e - = Fe2+
2H++2e - = H2↑
Fe+2H+ = Fe2+ +H2↑
Zn
Cu
Zn－2e - = Zn2+
Cu2+ +2e - = Cu
Zn+Cu2+ = Zn2 ++ Cu
【思考5】若把Zn – Cu原电池装置改动如下，能形成原电池吗？观察电流表指针，总结形成原电池的条件
能
不能
不能
条件2：活泼性不同的两个电极
Ag
Cu
条件1:有自发氧化还原反应
【学习任务二】探究构成原电池的组成
能
能
不能
条件3:电极必须插入电解质溶液中
不能
能
条件4:两极相连形成闭合回路
6.原电池构成条件
① 有活泼性不同的两种金属作电极或一种金属一种是非金属导体（如石墨）
较活泼金属为负极，较不活泼金属（或非金属）为正极
② 电解质溶液
③ 形成闭合回路
④ 能自发进行氧化还原反应
两极一液一回路一反应
导电
下列装置中能够组成原电池的是_____(填序号)
③⑤
【课堂练习】
二、原电池的设计与制作
【探究】简易电池的设计与制作 P36
【目的】根据原电池原理，设计和制作简易电池，体会原电池的构成要素。
【用品】水果（苹果、柑橘或柠檬等），食盐水，滤纸，铜片、铁片、铝片等金属片，石墨棒，导线，小型用电器（发光二极管、电子音乐卡或小电动机等），电流表。
【实验】
（1）水果电池
（2）简易电池
问题讨论：水果的作用是作： 。
实验结论：构成原电池的要素有：
①自发的氧化还原反应。
②两个活泼性 的电极， 溶液，形成闭合回路。
③根据电极材料判断电极：较活泼金属作 ，不活泼的金属或惰性电极作 。
电解质溶液
不同
电解质
负极
正极
注：水果电池的电流效果与电极材料、水果的种类有关，另外还与两电极间距离以及电极插入水果的深度等因素有关。
生活中的电池
普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、锌银电池（钮扣电池）等。
1.一次电池——放电之后不能充电
普通锌锰干电池
三、常见的化学电源
普通锌锰干电池：
负极：锌筒
正极：石墨棒
电解液：NH4Cl糊状物
电子流向：锌筒→石墨棒
锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原，电池内电压逐渐降低，最后失效。
普通锌锰干电池
总反应:Zn+2MnO2+2NH4+ = Mn2O3 + 2NH3↑+H2O+Zn2+
电极方程式：
负极(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋
正极(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+2NH3↑+H2O
放电后不能够充电,便于携带,价格比较低
特点：
普通锌锰干电池
体积小、性能好的碱性锌－锰干电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。
碱性锌锰干电池
（1）常见类型：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等；
（2）特点：
放电：化学能转化为电能；
充电：电能转化为化学能。
放电时发生的氧化还原反应，在充电时逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
可充电电池充电时，负极与直流电源负极相连，正极与直流电源正极相连。
2.二次电池
（充电电池或蓄电池）：放电后可以再充电后继续重新使用
即正接正，负接负
2.二次电池
铅酸蓄电池
镍氢电池
锂离子电池
(1)总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
充电
放电
(2)电极材料：
负极：Pb 正极：PbO2 电解质：H2SO4
(3)电极反应式：
负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4
铅酸蓄电池
正极：PbO2+4H++2e-+SO42-=PbSO4+2H2O
锂离子电池：
负极：Li － e- = Li+
正极：MnO2 ＋ e - = MnO2-
优点:质轻、比能量高、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗电器的主流。
（非水有机溶剂电解液）
目前已研制成功多种锂离子电池，某种锂离子电池的总反应式为Li+MnO2=LiMnO2，
一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。
特点：
清洁、安全、高效；
能量转化率可以达到80%以上；
反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，供电量易于调节。
3.燃料电池
3.燃料电池
燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。
燃料 产物
H2 H2O
CH4 CO2和H2O
3.燃料电池
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
写出H2SO4为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应式
写出KOH为电解质溶液的氢氧燃料电池电极反应式
负极：
正极：
O2 + 4e- + 4H+ ＝2H2O
O2 +4e- +2H2O ＝4OH-
负极：
正极：
H2 －2e- ＝2H+
2H2 －4e- ＝4H+
H2 -2e- +2OH- ＝2H2O
2H2 －4e- ＝4H+
2H2 -4e- +4OH－ ＝4H2O
2H2 -4e- +4OH－ ＝4H2O
总反应: 2H2+ O2 ＝2H2O
氢氧燃料电池
CH4 +10OH- －8e- = CO32-+7H2O
CH4 + 2O2 +2OH- =3H2O+ CO32-
2O2+8e-+4H2O = 8OH-
写出甲烷燃料电池（CH4-O2-KOH溶液）的电极反应式
负极：
正极：
总反应:
课堂练习
拓展：废电池对环境的危害
电池中含有汞、镉、铅等有毒金属。
“水俣(yǔ)病”
“痛痛病”
一粒钮扣电池能污染60万升水（这是一个人一生的用水量）。
一节一号电池埋在地里，能使１平方米的土地失去使用价值 。
减 少 污 染 节 约 资 源
感谢您观看！
THANKS
“
”