化学人教版（2019）必修第二册6.1.2化学反应与电能（共27张ppt）

(共27张PPT)
第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
课时2 化学反应与电能
太阳能发电
风力发电
核能
地热能发电
水力发电
生物质能
潮汐能发电
火力发电
获取电源的途径
书P36
火力发电的弊端：
1.煤炭是不可再生资源。
2.燃烧产生污染性气体。
3.能量损耗大。
蒸汽
化学能
热能
机械能
电能
燃烧
发电机
直接？
探究把化学能直接转变为电能的装置？
电流是怎样产生的？
什么反应中有电子的转移？
电子定向移动
氧化还原反应
锌和稀硫酸反应的化学方程式的单线桥
Zn+2H+=Zn2++H2 ↑
2e-
什么方法可使Zn与H+分开，从而让电子定向移动呢？
书p36实验6-3
实验一
锌片表面有气泡，
铜片无明显变化
实验二
铜表面出现大量气泡
锌表面也有气泡。
实验三
铜片上：有气泡
锌片上：逐渐溶解
电流表：指针偏转
原电池
1.定义：将___________转变成___________的装置叫做原电池。
化学能
电能
A
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
正极
负极
e－
2.本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。
锌片：
铜片：
负 极
正 极
Zn－2e－ = Zn2+
2H+＋2e－ = H2↑
(氧化反应)
(还原反应)
3.电极：
正极：
电子流入的电极
发生还原反应
负极：
电子流出的电极
氧化反应
外电路：
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
电子流向: 负极 导线 正极
电流方向: 正极 导线 负极
内电路：
外电路
内电路
4.工作原理
负氧正还
阳离子向正极移动；阴离子向负极移动
注意：电子不下水，离子不上岸
(4) 有自发进行的氧化还原反应
(1) 一般是两个活泼性不同的电极
(2) 电解质溶液
(3) 构成闭合回路
5. 原电池的构成条件
×
√
√
×
×
×
下列装置是否可以构成原电池？
1. 下列叙述正确的是（ ）
①原电池是把化学能转化成电能的一种装置
②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应
③能自发进行的氧化还原反应可设计成原电池
④碳棒不能用来作原电池的正极
⑤反应Cu＋2Ag＋==Cu2＋＋2Ag可以自发进行
A.①③⑤ B.①④⑤ C.②③④ D.②⑤
A
6. 原电池正负极的判断方法
电极材料
反应类型
电子流向
电极现象
离子移向
负极
正极
较活泼金属
较不活泼金属或
能导电的非金属
氧化反应
还原反应
电子流出
电子流入
e-
不断溶解
质量减小
电极增重或
有气体产生
阴离子移向
阳离子移向
稀硫酸
3. 如图所示，电流计指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是(　　)
C
A.B极为原电池的正极
B.A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸
C.C中阳离子向A极移动
D.A极发生氧化反应
原电池应用：（1）加快氧化还原反应的速率
例：纯锌、粗锌(含杂质铜)与HCl反应哪个快？
（2）比较金属活动性的强弱
例: 有两金属a、b，用导线相连后移入稀H2SO4 中，能溶解的金属活动性较_ __，表面出现较多气泡的金属活动性较_ __。
强
弱
D
5.（自己设计原电池）一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu，
请判断以下能否形成原电池，如果能形成，负极是哪一极？
稀硫酸
Al
Mg
A
氢氧化钠
Al
Mg
A
稀硝酸
Fe
Cu
A
浓硝酸
Fe
Cu
A
稀硫酸
硫酸铜
Zn
负极：Al —3e -+4OH-=Al(OH)4-
正极： 2e-+2H2O= H2↑+ 2OH―
总反应： 2Al+2OH―+6H2O=2Al(OH)4-+3H2↑
负极：Cu —2e -=Cu2+
正极: 2H++NO3- +e-= H2O+NO2↑
总反应： Cu+4H++2NO3-=Cu2++2H2O+2NO2↑
写出下列原电池中的电极反应和总反应
①Cu︱FeCl3溶液︱Pt
②Zn︱AgNO3溶液︱Cu
负极：Cu —2e -=Cu2+ 正极： Fe3++e-=Fe2+
负极：Zn —2e -=Zn2+ 正极： Ag++e-=Ag
课堂练习
总反应： Cu +2Fe3+=Cu2+ +2Fe2+
总反应： Zn +2Ag+= Zn2++2Ag
常见的化学电源
一次电池
二次电池
燃料电池
锌锰干电池
铅酸蓄电池
可充电、放电
氢氧燃料电池
甲烷燃料电池
常见的化学电源
1.干电池(一次电池)
Zn为负极，碳棒为正极
NH4Cl糊、MnO2糊
电极方程式：
负极(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋
正极(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+2NH3↑+H2O
锌锰干电池（酸性）
电极:
电解液：
总反应:Zn+2MnO2+2NH4+ = Mn2O3 + 2NH3↑+H2O+Zn2+
总反应方程式-负极反应=正极反应（一定要保证总反应转移电子数和负极反应转移电子数相同）
2.二次电池也叫充电电池
化学能 电能
充电
放电
充放电转化反应条件不同不是可逆反应。
是可逆反应吗？
2.铅酸蓄电池（二次电池，又叫可充电电池）
正极：
负极：
电解质溶液：
铅(Pb)
二氧化铅(PbO2)
稀硫酸
Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
总反应：
Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- 2PbSO4 + 2H2O
放电
充电
写电极反应不仅要考虑极上反应，也 要考虑极周围的反应
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、高使用寿命
（无水电解液）
某种锂离子电池的总反应式Li+MnO2=LiMnO2
3.燃料电池
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
具有清洁、安全、高效等特点。
燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。
原理
优点
与其他电池的区别
反应物不储存在电池内部，由外设设备提供燃料和氧化剂
A
Pt
(-)
Pt
(+)
正极室
负极室
隔膜
电解质溶液
H2
O2
酸性电解质 碱性电解质
负极反应
正极反应
总反应 2H2 + O2 ＝ 2H2O 2H2－4e—＝ 4H+
O2 ＋4H+ ＋4e—＝ 2H2O
2H2＋4OH—－4e—＝ 4H2O
O2＋2H2O＋4e— ＝ 4OH—
3.燃料电池
CH4 +10OH- －8e- = CO32-+7H2O
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：
课堂练习