人教版高中必修二化学2.2：化学能与电能(41张PPT)

(共41张PPT)
电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力。
2001年我国发电总量构成
估计在2050年火电仍居首位
1、火力发电的原理分析。
2、火力发电的化学深层本质分析
燃烧
氧化还原反应
氧化剂与还原剂之间发生电子的转移
火力发电
将化学能经一系列能量转化为电能
旧键断裂和新键形成、体系能量变化
过程
关键
本质
本质
引起
思考：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？
a、改进火力发电
b、研究新的发电方式
方式之一就是尝试将化学能直接转化为电能。就像电池。其好处就是减少中间环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。
1、电流是怎样形成的？
提示：怎样才能使氧化还原反应中的电子转移定向移动？
能否直接转化为
2、氧化还原反应的实质是有电子的转移，为何氧化剂与还原剂直接反应时没有电流形成？根据电流形成的原理，你能否设计出将氧化还原反应过程的电子转移形成电流的方案？
1、初步了解原电池的概念、原理、组成及应用。
2、通过实验探究从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质及原电池的构成条件。
学习目标：
[实验2-4]
原电池原理探究
3.Zn片和Cu片接触插入稀H2SO4
(不接电流表)
4.Zn片和Cu片用导线连接(中间接电流表)插入稀H2SO4(偏向?)
Cu片上有何现象?推测原因.
电流表指针有何变化?说明了什么?
微观解释
步骤
讨论与交流
1.将Zn片插入稀H2SO4
Zn片和Cu片上现象有何差别?
2.将Cu片插入稀H2SO4
原电池
“负极出电子，电子回正极”
必发生
失电子
的
氧化反应
必发生
得电子
的
还原反应
2、活泼金属→发生氧化反应→向外线路提供电子→原电池的负极；不活泼金属（或石墨）→发生还原反应→接受外线路提供的电子→原电池的正极。
失
得
Zn－2e-＝
Zn2+
2H++
2e-＝
H2↑
负极
正极
Zn+
2H+
＝
Zn2+
+
H2↑
有气体产生
Zn片溶解
电极材料
现象
电子得失
电极反应
原电池的电极
Zn片
Cu片
总的离子反应方程式
实验探究形成原电池的条件
（可以）
（可以）
（可以）
（不可以）
形成条件一：
活泼性不同的两个电极
负极：较活泼的金属
正极：较不活泼的金属、石墨等
第一组实验
（可以）
（不可以）
形成条件二：电极需插进电解质溶液中；
第二组实验
实验探究形成原电池的条件
第三组实验
实验探究形成原电池的条件
形成条件三：必须形成闭合回路
（不可以）
三、原电池的形成条件
4.自发的氧化还原反应
1.下列装置中能组成原电池形成电流的是(
)
C
Zn—Zn与稀硫酸进行实验.
Zn—石墨与稀硫酸进行实验.
Fe—Zn与稀硫酸进行实验.
Cu—Zn与乙醇进行实验.
Cu—Zn与一个西红柿(或一个苹果)进行实验.
Cu—Zn与两个西红柿进行实验.
Cu—Zn与橙汁进行实验.
巩
固
练
习
病
例
分
析
病
例
分
析
病
例
分
析
你能为她开一个药方吗？
练习
⒈
判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.
①
②
③
(×)
(×)
(√)
2H++2e-＝H2↑
负极：
总反应：
正极：
Zn－2e-＝Zn2+
Zn+2H+＝Zn2++H2↑
⑤
④
(√)
(√)
负极：
正极：
总反应：
正极：
负极：
总反应：
Zn－2e-＝Zn2+
2H++2e-＝H2↑
Zn+2H+＝Zn2++H2↑
Fe－2e-＝Fe2+
Cu2++2e-＝Cu
Fe+Cu2+＝Fe2++Cu
Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4
锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。
某种锂电池的总反应式是Li＋MnO2
＝
LiMnO2。下列说法正确的是（
）
Li是负极，电极反应为Li－e-＝Li+
Li是正极，电极反应为Li＋e-＝Li-
C.
MnO2是负极，电极反应为MnO2＋e-＝MnO2
--
D.
锂电池是一种环保型电池
书写电极反应式，注意几点：
（1）电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应式的一切规则；
（2）负极失电子所得氧化产物、正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关；
(3)两极电极反应式中的电子得失数目（一般）保持相等。
（4）两极反应相加得到总反应，总反应减去负极反应得到正极反应、总反应减去正极反应得到负极反应。
H2SO4
(aq)
CuSO4
(aq)
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
Zn
Zn－2e
-
=
Zn2+
Cu
Cu2+
+2e
-
=
Cu
Zn+Cu2+
=
Zn2
++
Cu
Fe
Fe－2e
-
=
Fe
2+
Ag
2H++2e
-
=
H2↑
Fe+2H+
=
Fe
2+
+H2↑
§
原电池原理的应用
①制作化学电源
②加快反应速率：
例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。
③判断金属活动性的强弱
④揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。
钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀
请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe
+
Cu2+
=
Cu
+
Fe2+设计成一个原电池。
1、电解液：
2、电极材料：
负极
，正极
。
3、电极反应式
：
负极:
.
正极:
.
拓
展：
Fe
－
2e
-
=
Fe
2+
Cu2+
+2e
-
=
Cu
铁
铜、石墨或比铁不活泼的其他金属
硫酸铜、氯化铜、硝酸铜
等可溶性铜盐溶液
把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用
导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为
负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，
c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气
泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为：
(
)
A．a
>
b
>
c
>
d
B．a
>
c
>
d
>
b
C．c
>
a
>
b
.>
d
D．b
>
d
>
c
>
a
B
练
习
如图所示，各烧杯中均盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为
（
）
A.
②①③④
B.
④③①②
C.
④②①③
D.
③②④①
有人设计了Pt和Zn为电极材料的电池埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体体液中含有一定浓度的溶解氧、H+
和Zn2+
进行工作，则
A．
Pt作负极
B．
正极电极反应：2H++2e-=H2↑
C．
负极电极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-
D．
正极电极反应：O2
+
4H+
+
4e-=2H2O
4.一个电池反应的离子方程式是
Zn+Cu2+=Zn2+
+Cu,该反应的的原电池正确组合是（
）
C
A
B
C
D
正极
Zn
Cu
Cu
Fe
负极
Cu
Zn
Zn
Zn
电解质溶液
CuCl2
H2SO4
CuSO4
HCl
三、发展中的化学电源
干电池
负极：Zn-2e-=Zn2+
正极：2NH4++2e-=2NH3+
H2
产生的H2和MnO2作用：
H2+
2MnO2
=
Mn2O3
+
H2O
铅蓄电池的反应原理
负极：Pb
-
2e-
=Pb2+
负极：
Pb
-
2e-
+SO42-
=
PbSO4↓
正极：
PbO2+4H++
SO42-
+2e-=
PbSO4↓+2H2O
总反应：
PbO2＋
Pb＋H2SO4==
2PbSO4↓+2H2O
放电
充电
氢氧燃料电池
:KOH
2H2+4OH--4e
=4H2O
O2+2H2O+4e-
=4OH-