高一化學(xué)《第二章第二節(jié)化學(xué)能與電能》.ppt

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電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱為電力。,估計在2050年火電仍居首位,1.火力發(fā)電的原理分析,1.火力發(fā)電的原理分析,燃燒,蒸汽,發(fā)電機,電能,機械能,熱能,,化學(xué)能,2.火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析,火力發(fā)電,將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能,,過程,2.火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析,火力發(fā)電,將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能,,過程,關(guān)鍵,2.火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析,燃燒,火力發(fā)電,將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能,,,過程,關(guān)鍵,2.火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析,燃燒,火力發(fā)電,將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能,,,過程,關(guān)鍵,本質(zhì),2.火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析,燃燒,氧化還原反應(yīng),火力發(fā)電,將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能,,,,過程,關(guān)鍵,本質(zhì),2.火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析,燃燒,氧化還原反應(yīng),火力發(fā)電,將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能,,,,過程,關(guān)鍵,本質(zhì),本質(zhì),2.火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析,燃燒,氧化還原反應(yīng),氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移,火力發(fā)電,將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能,,,,,過程,關(guān)鍵,本質(zhì),本質(zhì),引起,2.火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析,燃燒,氧化還原反應(yīng),氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移,火力發(fā)電,將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能,,,,,過程,關(guān)鍵,本質(zhì),本質(zhì),2.火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析,燃燒,氧化還原反應(yīng),氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移,火力發(fā)電,將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能,舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化,,,,,,過程,關(guān)鍵,本質(zhì),本質(zhì),引起,,,思考：假設(shè)你是電力工程師，面對這些利與弊，你會如何應(yīng)對呢？,,,思考：假設(shè)你是電力工程師，面對這些利與弊，你會如何應(yīng)對呢？,a.改進火力發(fā)電,,,思考：假設(shè)你是電力工程師，面對這些利與弊，你會如何應(yīng)對呢？,a.改進火力發(fā)電,b.研究新的發(fā)電方式,,,思考：假設(shè)你是電力工程師，面對這些利與弊，你會如何應(yīng)對呢？,a.改進火力發(fā)電,b.研究新的發(fā)電方式,方式之一就是嘗試將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。就像電池。其好處就是減少中間環(huán)節(jié)能損，高效、清潔利用燃料，不浪費能源，更方便。,1.電流是怎樣形成的？,提示：怎樣才能使氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移定向移動？,能否直接轉(zhuǎn)化為,2.氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)是有電子的轉(zhuǎn)移，為何氧化劑與還原劑直接反應(yīng)時沒有電流形成？根據(jù)電流形成的原理，你能否設(shè)計出將氧化還原反應(yīng)過程的電子轉(zhuǎn)移形成電流的方案？,電能？,,[實驗2-4]原電池原理探究,,鋅片上有氣泡產(chǎn)生,[實驗2-4]原電池原理探究,,鋅片上有氣泡產(chǎn)生,無現(xiàn)象,[實驗2-4]原電池原理探究,,鋅片上有氣泡產(chǎn)生,無現(xiàn)象,鋅片不斷溶解，銅片上有氣泡產(chǎn)生,[實驗2-4]原電池原理探究,,鋅片上有氣泡產(chǎn)生,無現(xiàn)象,鋅片不斷溶解，銅片上有氣泡產(chǎn)生,同上且電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn),[實驗2-4]原電池原理探究,一、原電池,一、原電池,1.定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池,2.電極反應(yīng),一、原電池,2.電極反應(yīng),負極（鋅片）：Zn－2e-=Zn2+（失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)）負極材料本身被腐蝕正極（銅片）：2H+＋2e-=H2↑（得電子，發(fā)生還原反應(yīng)）一般為溶液中易得電子的離子發(fā)生反應(yīng)，正極材料被保護，不被腐蝕。,一、原電池,2.電極反應(yīng),總反應(yīng)：使兩極得失電子相等后加和，消去相同的化學(xué)式。Zn+2H+=Zn2++H2↑,負極（鋅片）：Zn－2e-=Zn2+（失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)）負極材料本身被腐蝕正極（銅片）：2H+＋2e-=H2↑（得電子，發(fā)生還原反應(yīng)）一般為溶液中易得電子的離子發(fā)生反應(yīng)，正極材料被保護，不被腐蝕。,一、原電池,3.電子流動方向,一、原電池,電子從負極經(jīng)導(dǎo)線流向正極,3.電子流動方向,一、原電池,,第一組實驗,實驗探究形成原電池的條件,①,②,H2SO4溶液,稀硫酸,,（不可以）,第一組實驗,實驗探究形成原電池的條件,①,②,H2SO4溶液,稀硫酸,,（不可以）,第一組實驗,實驗探究形成原電池的條件,①,②,H2SO4溶液,（可以）,稀硫酸,,（不可以）,形成條件一：活潑性不同的兩個電極,第一組實驗,實驗探究形成原電池的條件,①,②,H2SO4溶液,（可以）,稀硫酸,,（不可以）,形成條件一：活潑性不同的兩個電極,負極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等,第一組實驗,實驗探究形成原電池的條件,,①,②,H2SO4溶液,（可以）,稀硫酸,第二組實驗,③,④,H2SO4溶液,酒精,實驗探究形成原電池的條件,（可以）,第二組實驗,③,④,H2SO4溶液,酒精,實驗探究形成原電池的條件,（可以）,（不可以）,第二組實驗,③,④,H2SO4溶液,酒精,實驗探究形成原電池的條件,（可以）,（不可以）,形成條件二：電極需插進電解質(zhì)溶液中,第二組實驗,③,④,H2SO4溶液,酒精,實驗探究形成原電池的條件,第三組實驗,實驗探究形成原電池的條件,,⑤,稀硫酸,稀硫酸,第三組實驗,實驗探究形成原電池的條件,,（不可以）,⑤,稀硫酸,稀硫酸,第三組實驗,實驗探究形成原電池的條件,形成條件三：必須形成閉合回路,,（不可以）,⑤,稀硫酸,稀硫酸,4.組成原電池的條件：,一、原電池,4.組成原電池的條件：（1）有兩種活動性不同的金屬（或一種非金屬導(dǎo)體）做電極負極（活潑）：電子流出正極（不活潑）：電子流入,一、原電池,4.組成原電池的條件：（1）有兩種活動性不同的金屬（或一種非金屬導(dǎo)體）做電極負極（活潑）：電子流出正極（不活潑）：電子流入,（2）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中一般至少有一極能與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng),一、原電池,4.組成原電池的條件：（1）有兩種活動性不同的金屬（或一種非金屬導(dǎo)體）做電極負極（活潑）：電子流出正極（不活潑）：電子流入,（2）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中一般至少有一極能與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng),（3）兩極相連形成閉合電路,一、原電池,4.組成原電池的條件：（1）有兩種活動性不同的金屬（或一種非金屬導(dǎo)體）做電極負極（活潑）：電子流出正極（不活潑）：電子流入,（2）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中一般至少有一極能與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng),（3）兩極相連形成閉合電路,（4）能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng),一、原電池,強調(diào)：（1）理論上，任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計成一個原電池。（2）對同樣反應(yīng)，原電池反應(yīng)比相應(yīng)氧化還原反應(yīng)速率快。,1.對下面四個裝置，①哪種裝置可以形成原電池？②正、負極各為什么物質(zhì)？兩極上各發(fā)生什么變化？③電子的流動方向如何？,練習(xí)：,2.設(shè)計原電池，要求（1）鐵作正極，（2）鐵作負極，則另一電極和電解質(zhì)溶液如何選擇？3.設(shè)計一原電池，完成反應(yīng)Fe+2Fe3+=3Fe2+,4.下圖三個裝置中，鐵腐蝕的速率的大小順序。,二、發(fā)展中的化學(xué)電源,干電池,堿性電池,（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理,（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理,Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑,電池總反應(yīng)式：,（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理,負極：Zn-2e-=Zn2+,Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑,電池總反應(yīng)式：,（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理,負極：Zn-2e-=Zn2+,正極：2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑,Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑,電池總反應(yīng)式：,（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理,負極：Zn-2e-=Zn2+,正極：2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑,Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑,電池總反應(yīng)式：,特點：,a：一次性電池，不可逆b：用KOH代替NH4Cl能提高性能，延長壽命,蓄電池,（2）充電電池(又稱二次電池),（2）充電電池(又稱二次電池),Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O(-)(+),Pb+PbO2+4H++2SO42-==2PbSO4+2H2O,鉛蓄電池,電池總反應(yīng)式：,（2）充電電池(又稱二次電池),Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O(-)(+),負極:Pb+SO42--2e-==PbSO4,Pb+PbO2+4H++2SO42-==2PbSO4+2H2O,鉛蓄電池,電池總反應(yīng)式：,（2）充電電池(又稱二次電池),Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O(-)(+),負極:Pb+SO42--2e-==PbSO4,Pb+PbO2+4H++2SO42-==2PbSO4+2H2O,正極:PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O,鉛蓄電池,電池總反應(yīng)式：,,:KOH,湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠程學(xué)校,(3)燃料電池,氫氧燃料電池,,:KOH,2H2+4OH--4e=4H2O,湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠程學(xué)校,(3)燃料電池,氫氧燃料電池,,:KOH,2H2+4OH--4e=4H2O,O2+2H2O+4e-=4OH-,湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠程學(xué)校,(3)燃料電池,氫氧燃料電池,1.原電池兩極的判斷：先分析電池反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)元素化合價的變化，確定原電池的正極和負極，然后根據(jù)兩極的變化分析其他指定物質(zhì)的變化。2.書寫電極反應(yīng)時，要將總化學(xué)反應(yīng)與正、負極反應(yīng)聯(lián)系在一起考慮，它們具有加和性：化學(xué)反應(yīng)方程式=正極反應(yīng)方程式+負極反應(yīng)方程式。3.在原電池反應(yīng)中，必須遵循得失電子守恒。4.介質(zhì)參與電極反應(yīng)的原則：原電池的兩極反應(yīng)若均在一定介質(zhì)中進行，介質(zhì)常常參與電極反應(yīng)。在酸性介質(zhì)中，H+可能反應(yīng)，在堿性介質(zhì)中，OH-可能反應(yīng)。,強調(diào)：原電池反應(yīng)的書寫,