《化学能与电能》PPT课件.ppt

第二节化学能与电能,第二章化学反应与能量,问：太阳能和电能属于那一类呢？,一次能源：直接从自然界取得的能源，例如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等。,二次能源：一次能源经过加工、转换得到的能源，例如电力、蒸汽等。,2001年我国发电总量构成如图2-7，火力发电居于首位。,思考：1.煤燃烧的本质是什么？氧化剂与还原剂之间发生电子转移，即氧化还原反应。2.请大家根据图2-8分析火力发电具有那些缺点？,3.能否将化学能直接转变为电能供我们使用呢？,导致空气污染（二氧化硫和氮的氧化物）造成酸雨，破坏生态环境；使地球的温室效应恶化（产生二氧化碳）,化学能电能,直接？,1.在实验(一)中,溶液中的H+在哪块金属上得到电子被还原生成氢气?2.在实验(二)中的铜片上是否有现象?铜的金属活动性在氢后面，为何在铜的表面有氢气放出？实验(二)中电流表的指针有何变化？,Zn,Cu,探究实验,稀硫酸,（一）原电池1、原电池：将化学能转变成电能的装置。,一、化学能转化为电能,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,2e-,2、原电池工作原理,（1）电极的规定,负极：氧化反应（失电子、电子流出的一极、相对活泼金属）,正极：还原反应（得电子、电子流入的一极、较不活泼的一极）,（负出氧）,（氧化反应）,总反应式：,2H+2e-=H2,Zn-2e-=Zn2+,Zn+2H+=Zn2+H2,离子方程式,化学方程式,正极（铜片）：,负极（锌片）：,（还原反应）,（2）电极反应式、总反应式当得失电子相等时，两电极反应式相加即得总反应式（离子方程式）,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,氧化反应,Zn-2e=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液,失e，沿导线传递，有电流产生,还原反应,2H+2e-=H2,阴离子,阳离子,负极,正极,阳离子,外电路,内电路,交流与思考根据原电池正负构造特点，总结出原电池外电路中电子的流动方向、电流流动方向，内电路离子流动方向。,Cu,Zn,原电池,外电路电子：负极正极电流：正极负极,失电子氧化反应,得电子还原反应,内电路阴离子负极阳离子正极,（3）电子、电流、离子的流动方向,(电流方向与电子流动方向相反),沿导线,沿导线,练习下列关于原电池的叙述正确的是()A.构成原电池的正极和负极必须是两种活泼的金属B.原电池中做正极的金属也可失电子C、原电池中电子流出的一极是负极，该极被氧化D、原电池放电时，电流的方向是从负极到正极,3,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,探究形成原电池的条件,第三组实验,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）,（二）构成原电池的条件:前提：自发进行的氧化还原反应1、有两种活动性不同的金属做电极(或一种是非金属导体如石墨棒),2、两极材料均插入电解质溶液中。,3、两极相连（或接触）形成闭合回路。,负极:氧化反应、较活泼的金属正极:还原反应、较不活泼的金属或非金属导体,Zn,Zn,Cu,A,B,C,D,E,F,练习1下列哪些装置能构成原电池？,G,练习1：下列装置哪些可以形成原电池?,ZnCu,FeC(石墨),ZnCu,ZnZn,Fe陶瓷,FeCu,SiC(石墨),稀H2SO4CuSO4溶液稀H2SO4稀H2SO4ABCD,ZnCu,稀H2SO4CuSO4溶液酒精稀H2SO4EFGH,Mg、Al、NaOH溶液原电池中,将Al片和Cu片用导线连接,一组插入浓硝酸中（一组插入稀NaOH溶液中,（Mg、Al、H2SO4溶液原电池中,Al作负极）,Cu作负极,Al作负极,Mg作负极）,例外：,Mg、Al、NaOH溶液原电池中，谁是负极？,将Al片和Cu片用导线连接,一组插入浓硝酸中形成原电池，谁是负极？,练习请判断下列原电池的正负极情况和电流方向,写出电极反应方程式和总反应方程式.,+-,A负极(Zn):Zn2e-=Zn2+正极(Fe):Cu2+2e-=Cu总反应:Zn+Cu2+=Zn2+Cu,B负极(Zn):Zn2e-=Zn2+正极(C):2Ag+2e-=2Ag总反应:Zn+2Ag+=Zn2+2Ag,C负极(Fe):Fe2e-=Fe2+正极(C):2Fe3+2e-=2Fe2+总反应:Fe+2Fe3+=3Fe2+,如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组（）,A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液,4,一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2+Cu，该反应的原电池的组成正确的是（）,3,H2SO4(aq),CuSO4(aq),负极():.正极():.总反应式:.,负极():.正极():.总反应式:.,练习2：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,ZnZn2e-=Zn2+CuCu2+2e-=CuZn+Cu2+=Zn2+Cu,FeFe2e-=Fe2+Ag2H+2e-=H2Fe+2H+=Fe2+H2,练习2如右图,Zn和Cu之间设有隔膜，隔膜有微孔，离子可自由通过。,该装置属于原电池吗?,Zn,氧化,Cu,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,负,正,正,负,正,Cu2+,练习3如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是,4,A.铁圈和银圈左右摇摆不定；B.保持平衡状态；C.铁圈向下倾斜；D.银圈向下倾斜；,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，d的质量减少，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为AabcdBacdbCcab.dDbdca,2,2、判断金属活动性的强弱,1、形成原电池能加快化学反应速率,（三）原电池原理的应用：,粗Zn与硫酸制H2时，反应更快Zn与硫酸制H2时，加CuSO4反应更快,金属活泼性：负极正极,例1X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y是电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为(),3,因为X置换出Z,所以金属性,负极的金属较活泼,所以,练习7把A,B两种不同的未知活泼性的金属用导线连接后同时插入稀硫酸中,结果发现A金属上有气体产生,则下列说法正确的是()A.A为正极,A较活泼B.B为负极,B较活泼C.A上发生的是氧化反应D.A的质量减小,2,从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应都可设计为原电池。,哪些反应能设计成原电池?,3、设计原电池,动脑动手有下列材料：Zn片（2片）、Cu片（2片）、导线、水果（西红柿、苹果等）、电流计，请设计一个装置使电流计指针发生偏转，并画出设计草图。,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：正极，负极。3、电极反应式：负极:.正极:.,1、电解液：硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液2、电极材料：负极：铁，正极：铜、石墨或比铁不活泼的其他金属,拓展：,Fe2e-=Fe2+Cu2+2e-=Cu,思考题,请根据反应2Fe3+Fe=3Fe2+设计原电池，你有哪些可行方案?,Fe-CuFeCl3,Fe-CFe(NO3)3,Fe-AgFe(SO4)3,练习由碳棒、铁片和200mL稀H2SO4组成的原电池中，当在碳棒上共放出3.36L（标准状况）气体时，求消耗铁多少克？有多少个电子通过了电线？,解:负极反应:Fe2e-=Fe2+正极反应：2H+2e-=H2总反应：Fe+2H+=Fe2+H2,56g22.4Lm(Fe)3.36L,m(Fe)=8.4g,电子数=8.4g56g/mol2mol6.021023/mol=1.8061023,（四）有关计算,氧化反应,Zn-2e-=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液,失e-,沿导线传递，有电流产生,还原反应,2H+2e-=H2,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,Zn+2H+=Zn2+H2,小结：,讨论4是否金属越活泼，一定作负极？越不活泼，一定作正极？,不一定,将Al片和Cu片用导线连接,一组插入浓硝酸中,一组插入稀NaOH溶液中,分别形成原电池:(1)在这两组原电池中,负极分别是.(2)写出插入浓硝酸中形成原电池的电极反应式:,Cu片、Al片,负极：Cu-2e-=Cu2+正极：4H+2NO3+2e-=2NO2+2H2O总：Cu+4H+2NO3=2NO2+Cu2+2H2O,金属的活泼是相对于电解质溶液的活泼先能与电解质溶液反应的做负极,你知道了吗,由于金和铁（钢的主要成分）是活动性不同的两种金属，唾液中含有电解质，故构成了原电池，产生了微小的电流，使得格林太太头痛，因此必须换掉其中的假牙。,A,A,练习：判断下列原电池的正负极,稀硫酸,