資源簡介

(共35張PPT)
第六章 化學反應與能量
第一節 化學反應與能量變化
課時2 化學反應與電能
貳
叁
知識導航
本節重點
本節難點
火力發電
壹
原電池
貳
化學電源
叁
課堂導入
我們的生活很難離開電
生活中人們使用的電能來自于哪里
探究課堂
太陽能發電
風力發電
核能
地熱能發電
水力發電
生物質能
潮汐能發電
火力發電
獲取電源的途徑
探究課堂
2001年
2015年
2018年
2018年，中國發電總量占比世界發電總量的1/4；近階段，火電仍然是中國發電的主要組成；其它形式的發電占比逐年在增加。
近幾年中國發電總量構成對比
探究課堂
火力發電的原理
蒸汽
化學能
熱能
機械能
電能
燃燒
發電機
化學能經過一系列能量轉化過程，間接轉化為電能。
探究課堂
火力發電的弊端：
1.煤炭是不可再生資源，會造成能源危機。
2.煤炭燃燒會產生污染性氣體。
3.轉換環節多，能量損耗大，能量的利用率低。
蒸汽
化學能
熱能
機械能
電能
燃燒
發電機
直接？
探究課堂
探究把化學能直接轉變為電能的裝置？
電流是怎樣產生的？
什么反應中有電子的轉移？
電子定向移動
氧化還原反應
寫出鋅和稀硫酸反應的化學方程式并用單線橋分析
Zn+2H+=Zn2++H2 ↑
2e-
什么方法可使Zn與H+分開，從而讓電子定向移動呢？
探究課堂
探究課堂
探究實驗 討論與交流
實驗一： 分別將鋅片和銅片插入稀硫酸溶液中 觀察鋅片和銅片上現象和差別？
實驗二： 鋅片和銅片先接觸插入稀硫酸溶液中， 然后再用導線連接 觀察鋅片和銅片上有何現象？
推測原因
實驗三： 鋅片和銅片通過導線接電流表 插入稀硫酸溶液中 觀察電流表上有何現象？
注意電流表指針偏轉方向
探究課堂
實驗一
鋅片表面有氣泡，
銅片無明顯變化
放熱
原因是與金屬活動性順序有關。
銅鋅未連接時反應的離子方程式
0
+1
0
+2
失 2e-
得 2×e-
Zn＋2H＋ = Zn2＋＋ H2↑
結論：鋅與稀硫酸反應生成氫氣，而銅不反應
銅鋅未連接
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實驗二
銅表面出現大量氣泡，鋅表面也有氣泡。
實驗三
銅片上：有氣泡
鋅片上：逐漸溶解
電流表：指針偏轉
電流表指針發生偏轉，說明導線中有電流產生
銅鋅連接
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原電池
1.定義：將___________轉變成___________的裝置叫做原電池。
化學能
電能
A
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
正極
負極
e－
2.本質：氧化反應和還原反應分別在兩個不同的區域進行。
鋅片：
銅片：
負 極
正 極
Zn－2e－ = Zn2+
2H+＋2e－ = H2↑
(氧化反應)
(還原反應)
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原電池
3.電極：
正極：
負極：
電子流入的電極
電子流出的電極
通常是不活潑金屬或石墨電極
通常是活潑金屬
得電子，化合價降低，發生還原反應
失電子，化合價升高，發生氧化反應
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電子、離子的移動方向
外電路：
Cu
Zn
-
-
-
Zn2+
H+
H+
Zn－2e－=Zn2+
2H++2e－=H2↑
氧化反應
還原反應
負極
正極
陽離子
陰離子
SO42-
發生溶解
產生氣泡
原電池總反應：Zn+2H+=Zn2++H2↑
電子流向: 負極 沿導線 正極
電流方向: 正極 沿導線 負極
內電路：
外電路
內電路
4.工作原理
負氧正還
陽離子向正極移動；陰離子向負極移動
電子不下水，
離子不上岸
【提醒】電子不能進入水溶液，離子不能進入導線
【正向正,負向負】
原電池
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×
√
√
×
×
×
下列裝置是否可以構成原電池？
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原電池
(4) 有自發進行的氧化還原反應
(1) 兩個活潑性不同的電極，如：金屬與金屬、金屬與非金屬
(2) 電解質溶液 (溶液或者熔融)
(3) 電極用導線相連并插入電解液構成閉合回路
5. 原電池的構成條件
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原電池
6. 原電池正負極的判斷
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原電池
7. 原電池原理的應用
比較金屬活潑性
① 方法：一般情況下，負極的金屬活動性比正極的金屬活動性強。
② 常見規律：電極質量較少，作負極較活潑，有氣體生成、電極質量不斷增加或不變作正極，較不活潑
有沒有特例？
Al—Zn—NaOH
Al—Cu—稀HNO3
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原電池
7. 原電池原理的應用
加快反應速率
設計原電池
保護金屬材料
實驗室制H2時，由于鋅太純，反應較慢，可加入少量CuSO4以加快反應速率。
船體鑲鋅塊
寫出電極反應
選擇電極材料及電解質溶液
畫出裝置圖
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【例1】下列設備工作時，將化學能轉化為電能的是( )
A B C D
鋰離子電池 太陽能集熱器 燃氣灶 硅太陽能電池
A
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【例2】下列裝置能形成原電池的是( )
A.①②③⑦ B.①②⑤⑥
C.①②③④ D.①②③⑥⑦
A
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【例3】一個電池反應的離子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu，該反應的的原電池正確組合是（ ）
C
A B C D
正極 Zn Cu Cu Fe
負極 Cu Zn Zn Zn
電解質溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 HCl
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【例4】如圖是Zn和Cu形成的原電池，某實驗興趣小組做完實驗后，在讀書卡片上記錄如下，其中正確的是(　　)
①Zn為正極，Cu為負極　
②H＋向負極移動　
③電子是由Zn經外電路流向Cu　
④Cu極上有H2產生　
⑤若有1 mol電子流過導線，則產生的H2為0.5 mol　⑥正極的電極反應式為Zn－2e－=Zn2＋
A．①②③　　　B．③④⑤　　　C．④⑤⑥ D．②③④
B
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【例5】如圖所示，a的金屬活動性在氫之前，b為碳棒。關于該裝置的說法中，正確的是( )
A. a極上發生還原反應，b極上發生氧化反應
B. 碳棒上有氣體逸出，溶液中c(H＋)增大
C. 導線上有電流，電流方向a→b
D. 反應后a極質量減小
D
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生活中的電池
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常見的化學電源
1.鋅錳干電池（一次電池，不可充電）
普通鋅錳干電池、鋅銀電池（鈕扣電池）等
正極：
負極：
電解質溶液：
鋅筒
MnO2
KOH
Zn－2e－ + 2OH－ = Zn(OH) 2
2MnO2＋2e－＋2H2 O = 2MnO(OH) + 2OH－
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常見的化學電源
2.鉛酸蓄電池（二次電池，又叫可充電電池）
鎳氫電池、鋰離子電池……
正極：
負極：
電解質溶液：
鉛(Pb)
二氧化鉛(PbO2)
稀硫酸
Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
總反應：Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- 2PbSO4 + 2H2O
放電
充電
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常見的化學電源
A
Pt
(-)
Pt
(+)
正極室
負極室
隔膜
電解質溶液
H2
O2
酸性電解質 堿性電解質
負極反應
正極反應
總反應 2H2 + O2 ＝ 2H2O 2H2－4e—＝ 4H+
O2 ＋4H+ ＋4e—＝ 2H2O
2H2＋4OH—－4e—＝ 4H2O
O2＋2H2O＋4e— ＝ 4OH—
燃料電池是一種將燃料（如H2、CH4、乙醇）和氧化劑（如O2）的化學能直接轉化為電能的電化學反應裝置，具有清潔、安全、高效等特點。燃料電池的能量轉化率可以達到 80% 以上。
3.燃料電池
探究課堂
【例6】下列有關電池的說法不正確的是(　　)
A．手機上用的鋰離子電池屬于二次電池
B．銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極
C．甲醇燃料電池可把化學能轉化為電能
D．鋅錳干電池中，鋅電極是負極
B
探究課堂
【例7】下列有關鋅錳干電池的說法中正確的是( )
A.鋅外殼是負極，石墨碳棒是正極材料
B.在外電路中電子從碳棒流向鋅外殼
C.電流從鋅流到碳棒上
D.在電池內部陽離子從碳棒向鋅片移動
A
探究課堂
【例8】汽車的啟動電源常用鉛蓄電池，其放電時的原電池反應如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，根據此反應判斷，下列敘述中正確的是( )
A.Pb是正極
B.PbO2得電子，被氧化
C.負極反應是Pb＋SO42-－2e－=PbSO4
D.電池放電時，溶液的酸性增強
C
課堂小結
化學反應與原理
原電池
工作原理
構成條件
原電池原理的應用
加快反應速率
比較金屬活潑性
金屬保護
設計原電池
火力發電
能量轉化過程
弊端
化學電池
一次電池
二次電池
燃料電池
謝謝觀看
THANKS

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