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河南省太康县第一高级中学人教版高中化学必修二课件2-2化学能与电能 (共19张PPT)

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高中化学审核员

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复习
 1. 一次能源、二次能源
 2. 化学能与电能
                燃烧     蒸汽       发动机
    间接:化学能         热能      机械能        电能

          化学能          电能
    直接                     概念
                           构成条件
           装置  —— 原电池
                           工作原理
                           电极判断
                           应用
1.1.原电池的构成条件原电池的构成条件 
  (1)电极(两种活泼性不同的金属,或一种金属 
            和另一种非金属导体构成电极)
  (2)电解质溶液
  (3)闭合回路
 *(4)自发的氧化还原反应

 负极:电子流出的电极——失电子,发生氧化反应
       (较活泼的金属)
 正极:电子流入的电极——得电子,发生还原反应
       (较不活泼的金属、石墨等)
2.2.原电池的工作原理原电池的工作原理
              Zn     Cu

发生失电子的氧化反应             发生得电子的还原反应
       -    2+            +   - 
  Zn - 2e = Zn          2H + 2e = H2↑


                 H2SO4

             e- 外电路
    负极                                               正极

                 阴离子  溶液中  阳离子 

                内电路
3.3.原电池正负极的判断方法原电池正负极的判断方法  [设计P40]
   (1)根据组成原电池的两极材料判断:
      负极:活泼性较强的金属
      正极:活泼性较弱的金属或能导电的非金属
   (2)根据电流方向或电子流动方向判断:
      电流是由正极流向负极
      电子流动方向是由负极流向正极
   (3)根据原电池两极发生的变化来判断:
      负极:失电子发生氧化反应
      正极:得电子发生还原反应
   (4)根据电极反应现象:
          负极:不断溶解,质量减少
          正极:有气体产生或质量增加或不变
5.5.原电池原理的应用原电池原理的应用 [设计P40]
 (1)比较金属活泼性
    负极:活泼性较强
    正极:活泼性较弱
 (2)加快氧化还原反应速度

     如实验室用Zn与稀硫酸反应制H2时
         a.用粗Zn代替纯Zn

         b.向稀硫酸中滴加CuSO4溶液
 (3)设计原电池

    如利用反应 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 
    设计原电池
                 Fe          C


                     CuSO4
练习:
 1.下列装置中能组成原电池形成电流的是(  CC   )
          A                 A
       Cu   Cu           Zn    Cu
     AA                                                                            BB

        H2SO4               酒精
                          A
          A
                    Zn          Cu
        Zn  Cu

    CC                                                        DD
         H SO
          2  4       H2SO4   H2SO4
2.下列几个装置,能形成原电池的是( 乙丙丁戊己                  ) 
3.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气,该金属与锌 
组成原电池时,锌为负极,此金属是(  BB   )
   A.Mg     B.Fe     C.Al     D.Cu

4.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时,电解质
溶液的 PH( C    )
        A.不变                       B.先变大后变小 
    C.逐渐变大               D.逐渐变小
5. 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
(      B B)
    A.a>b>c>d       B.a>c>d>b    
    C.c>a>b>d       D.b>d>c>a 

  分析:①a>b  ② c>d  ③ a>c  ④ d>b
6.一个电池反应的离子方程式是 Zn+CuZn+Cu2+2+=Zn=Zn2+2++Cu,+Cu,
该反应的的原电池正确组合是(  CC    )


                A       B     C     D

      正极        Zn     Cu     Cu    Fe

      负极        Cu     Zn     Zn    Zn

                            CuSO
    电解质溶液      CuCl2  H2SO4         HCl
                            4
7.科学工作者为心脏病人设计的心脏起搏器
的电池是以Pt和Zn为电极材料,依靠人体内
液体中含有一定浓度的溶解氧、HH++和ZnZn2+2+进行
工作,回答下列问题 
(1)负极材料是______ZnZn
           电极反应式是____________________2Zn2Zn  --  4e4e--  ==  2Zn2Zn2+2+

(2)正极材料是______PtPt  
                            --   --
         *电极反应式是___________________OO22  ++  2H2H22OO  ++  4e4e ==  4OH4OH
  二、发展中的化学电源            [课本P39]、[设计P43]
  1.1.干电池干电池
               放电之后不能充电
((11)一次性电池:)一次性电池:
               内部的氧化还原反应是不可逆的
((22)普通锌锰电池:)普通锌锰电池:
    负极(负极(ZnZn):):Zn-2eZn-2e--  =Zn=Zn2+2+
    正极(正极(CC))

    电解质:电解质:NHNH44ClCl
    缺点:缺点:使用寿命短,易泄漏
((33)碱性锌锰电池:)碱性锌锰电池:
                  --  --  
    负极(负极(ZnZn):):Zn-2eZn-2e +2OH+2OH =Zn(OH)=Zn(OH)22
    正极(正极(CC))
    电解质:电解质:KOHKOH
    优点优点:: 使用寿命长,不易泄漏
((44)应用:)应用:卡式录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等卡式录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等
  2.2.充电电池充电电池
                     放电之后能充电
((11)二次电池:)二次电池:     内部的氧化还原反应可逆向进行
                     电池可以恢复到放电前的状态
                     能够重复使用至一定的周期
((22)常见的充电电池:)常见的充电电池:
  ①①铅蓄电池铅蓄电池
                             2-2-  --
    负极(负极(PbPb):):*Pb+SO*Pb+SO44 -2e-2e =PbSO=PbSO44
    正极(正极(PbOPbO22):):
                ++    2-2-  --
      *PbO*PbO22+4H+4H +SO+SO44 +2e+2e =PbSO=PbSO44+2H+2H22OO        
    电解质:电解质:HH22SOSO44            放电放电
    **总式:总式:
               PbOPbO22+Pb+2H+Pb+2H22SOSO44                      2PbSO2PbSO44+2H+2H22OO
                                  充电充电
    优缺点:优缺点:可充电,比干电池使用寿命长;但体积大,有污染
    应用:应用:   汽车上使用的电瓶等
 ②②镍镉充电电池:镍镉充电电池:
 负极:负极: Cd
 正极:正极: NiO(OH)
 电解质:电解质:KOH
 优缺点:优缺点:具有残留性记忆,可重复使用500次以上,体积小;
        但如不回收,会产生严重污染
 应用:应用:广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、
       电动剃须刀等
③③锂离子电池:锂离子电池:
 是新一代可充电的绿色电池,现已成为笔记本电脑
 、移动电话、数码相机、摄像机等低功耗电器的主
 流电源
 3.3.燃料电池燃料电池
((11)原理:)原理:利用原电池的工作原理,将燃料和
          氧化剂(如O2)反应所放出的化学能直
          接转化为电能
    a.a.  燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置
    b.b.它的电极材料一般为活性电极,具有很强的它的电极材料一般为活性电极,具有很强的
          催化活催化活  性,如铂电极,活性炭电极等性,如铂电极,活性炭电极等
    c.c.  燃料电池由燃料电池由33个主要部分组成个主要部分组成
                负极负极————燃料燃料电极电极
                正极正极————氧气或空气氧气或空气电极电极            
                电解质溶液电解质溶液
    d.d.  两电极材料均为惰性电极,电极本身不发生反应,两电极材料均为惰性电极,电极本身不发生反应,  
          而是由引入到两电极上的物质发生反应而是由引入到两电极上的物质发生反应
((22)常见的燃料电池:)常见的燃料电池:
                负极      正极       产物

  氢氧燃料电池          H2       O2      H2O

  甲烷燃料电池         CH4      CO2  CO2、H2O
  氢氧燃料电池的工作原理氢氧燃料电池的工作原理
  负极:                     ++
  负极:HH22被氧化失去电子变成被氧化失去电子变成HH ,,
       或称或称““燃烧掉了燃烧掉了””,电子,电子
       流到电池的正极,同时,流到电池的正极,同时,
       HH++通过电解液被送到正极通过电解液被送到正极

  正极:正极:OO22得电子发生还原反应得电子发生还原反应
  产品:产品:电流、热量、水电流、热量、水  
**氢氧燃料电池的电极反应氢氧燃料电池的电极反应    [设计P44左上]


 介质     电池反应: 2H2 +O2 = 2H2O 

               2H  - 4e- = 4H+ 
 酸性     负极       2
                     -    +
               O2 + 4e  + 4H  = 4H2O
        正极
               2H  - 4e- = 4H+ 
 中性     负极       2
               O  + 4e- + 2H O = 4OH-
        正极      2         2
               2H  - 4e- +4OH-=  4H O 
 碱性     负极       2             2
                     -           -
        正极     O2 + 4e + 2H2O = 4OH
CHCH44燃料电池燃料电池
该电池用金属铂片插入该电池用金属铂片插入KOHKOH溶液中作电极溶液中作电极
在两极上分别通甲烷和氧气在两极上分别通甲烷和氧气
**电极反应:电极反应:
                --  --   2-2-  
    负极:负极:CHCH44  ++  10OH10OH --  8e8e ==COCO33 ++  7H7H22OO
                   --    --
    正极:正极:2O2O22  ++  4H4H22OO  ++  8e8e ==8OH8OH
    总反应:总反应:CHCH44  ++  2O2O22  ++  2KOH2KOH==KK22COCO33  ++  3H3H22OO
小              化学能与电能
结     1. 一次能源、二次能源
                     燃烧      蒸汽       发动机
          火电:化学能         热能      机械能       电能
      2.                      概念
                              构成条件
          化学电源    —— 原电池      工作原理
                              电极判断
                              应用
        发展中的化学电源
      3.                       普通锌锰电池普通锌锰电池
           一次性电池一次性电池————干电池干电池 碱性锌锰电池碱性锌锰电池
                              铅蓄电池铅蓄电池
           二次电池(充电电池)二次电池(充电电池) 镍镉充电电池镍镉充电电池
                    氢氧燃料氢氧燃料  锂离子电池锂离子电池
           燃料电池燃料电池
                    CHCH44燃料电池燃料电池
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