化学能与电能 -PPT课件

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火力发电的原理分析:
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a.我国煤炭资源丰富,廉价方便. b.电能清洁安全,又快捷方便.
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a.排出大量的温室效应气体. b.有废气可能导致酸雨 c.废料废水 d.储量有限 e.能量转换效率低
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化学能通过加热转化为电能
化石燃料
燃烧
蒸汽
发电机
放热
化学能
能 量
热 量
吸热
（1）反应物断键吸收的总能量≠生成物形 成（新2）键反为放什应出么物的有的总能总量能能的量量变（≠化微生？观成）物的总能量 （宏观）
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阅读P39资料卡片 （1分钟）
一次能源：直接从自然界取得的 能源。
二次能源：一次能源经过加工、 转换得到的能源。
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化学能
热能
机械能
电能
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思考
火力发电要经过一系列能量转换才能 将化学能转换为电能，能否发明一种装置 将化学能直接转化为电能呢？
一、化学能转化为电能— 原电池
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火力发电的化学深层本质分析
火力发电
过程
将化学能经一系列能量转化为电能
关键
燃烧
本质
氧化还原反应
本质
氧化剂与还原剂之间发生电子的转移
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演示探究 A
Zn
Cu
锌表面无气泡， 实验现象 铜表面有气泡，
电流表发生偏转。
稀H2SO4
解释实验现象
电子由Zn 导线 铜片 H+ 定向移动 产生电流，故电流表的指针发生偏转
思考问题 寻找答案
1.电子从Zn到H+经历了哪些途径？ 2.你认为这个过程能量是如何转化的？
组内交流 列出想法
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钮扣电池：不锈钢制成一个由正 极壳和负极盖组成的小圆盒，盒 内靠正极一端填充由Ag2O和少量 石墨组成的正极活性材料，负极 盖一端填充锌汞合金作负极活性 材料，电解质溶液为浓KOH溶液， 已知电池内Zn的氧化产物为ZnO，
银-锌电池
负极：Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O
稀H2SO4
实验现象
锌表面有气泡 产生，铜表面 无明显现象
离子方程式
思考问题 寻找答案
Zn +2H+ = Zn 2+ +H2↑
1.反应中，哪种物质失电子，哪种物质得电子 ２.什么方法可使Zn与H+分开，不让H+直接在 Zn表面得电子？
你对问题 ２的想法
用导线将锌表面的电子引出来
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A．a > b > c > d B．a > c > d > b
C．c > a > b > d D．b > d > c > a
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三、发展中的化学电源
1、干电池
一次电池：放电之后不能充电的电池 （内部的氧化还原反应是不可逆的）
锌筒
锌-锰干电池
负极（锌筒） ：Zn-2e-=Zn 2+
演示探究
Zn
Cu
稀H2SO4
大量气泡从铜 实验现象 片逸出，锌片
部分溶解
离子方程式
思考问题 寻找答案
Zn + 2H+ = Zn 2+ +H2↑
1.H+得到的电子是Cu失去的吗？ 2.在这个过程中Cu起什么作用？
3.你怎样才能知道导线中有电子通过？
组内交流 列 出想法
Cu起传导电子的作用。 可用电流表测电流及方向。
Zn – 2e-=Zn2+
氧化 反应
Zn片
正 极 Cu片 2H+ + 2e-=H2↑
还原 反应
Cu片
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考查点一：原电池的条件P39
注意:没有氧化还原反应,就不可能 有原电池,换句话说,任何氧化还原反 应,都可以设计成原电池
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
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？ 思考： 化学能
电能
1.电子的定向移动形成电流，我们能否在 氧化剂与还原剂之间架设桥梁，将电子移 动过程中产生的电流利用起来？
2.若要实现上述想法，你能否用铜片、锌片、 稀硫酸、电流表等设计一个看能否产生电流 的装置，画出其装置图画，并通过实验验证。
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演示探究 Zn Cu
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人 民 子 弟 兵 为 人 民 服 务
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我 们 的 好 总 理
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由于天气这次给大家造成不便， 耽误了大家时间，大家辛苦了！ 现在各级部门正在想办法，只要 电通了，交通就会好转，一切就
好办！”
我们爱宝宝
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知识回顾：
2 . 如何判定装置的正、负极？
正极 负极
电子流出的极 电子流入的极
较活泼电极 不活泼电极 发生氧化反应 发生还原反应
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考查点二：原电池原理的应用 ——《能力测评》P40
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间接：化学能燃烧热能蒸汽机械能发动机电能
装置
直接：
原电池
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工 作
概
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南方广大地区冰雪成灾，道路封冻，电力中断，许多地方 交通瘫痪，群众受困饥寒交迫
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全国人民动起来 电煤 告急
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紧急调运来的煤进入火力发电厂
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8、家用电器的普及和种类的增加，使得电池的使用量随之剧增。 废电池混在垃圾中，不仅污染环境，而且造成浪费。据报道， 全国的电池年消耗量为30亿只，因疏于回收而丢失铜740吨，锌 1.6万吨，锰粉9.7万吨。另外，普通干电池里含有镉和汞两种 元素，这两种元素若污染了土壤和水源，进入人类的食物链， 就会发生“水俣病”（汞中毒）和“痛痛病”（镉中毒），这 两种工业公害病，都在日本发生过，造成很多人死亡。为防止 悲剧重演，我们应该把废旧电池与其他垃圾分开，集中回收。 许多国家都很重视废旧电池的回收，如德国的很多商店要求顾 客在购买电池时，同时要把废旧电池交回商店；日本的分类垃 圾箱里有一种专门放废旧电池的黄色垃圾箱，垃圾箱的投入口 有三个，分别标有普通电池、纽扣电池和其他电池。
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3、燃料电池
H2O
H2
H+ OH-
负极H2： H2-2e- =2H+ 正O极2 O2：O2+2H2O +4e- =4OH-
总反应： O2+2H2 =2H2 O
➢燃料电池是一种新型的化学电池 (例如：H2和O2的燃料电池，CH4和O2的燃料电池)
➢两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体在电极 表面放电，与其它电池区别：反应物不是储存在电池内
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一次能源：
水能
风能
石油
原煤
二次能源：
天然气
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电能
蒸汽 21
2001年我国发电总量构成
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1990-2005年全国火力发电量占全国发电总量比重变化
估计在2050年火电仍居首位
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讨论：
分析Ｐ40图2—8：谈谈火力发电的 工作原理，并指出其利与弊。
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形成条件二：电极需插进电解质溶液中；
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形成条件三：必须形成闭合回路
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原电池的构成条件
1.有两种活泼性不同的金属（或非金属） 作电极
2.电极材料均插入电解质溶液中
3.能自发地发生氧化还原反应
4.两极相连形成闭合回路
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构 成
原念条
理
件
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病例分析
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你能为她开一个“药方”吗？
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不 锈 钢 牙
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金 牙
呵呵，原来是假牙作怪！
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由以上的病例，你能的得到怎样的启示呢？
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1.下列装置中能组成原电池形成电流的是( C)
9、略
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新课标人教版化学必修Ⅱ
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2
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3
我们要回家过年
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我国南方和西部广大地区总共有十三 个省份，遭受了历史上空前的暴风雪袭击， 有三千万人受灾，房屋倒塌无数，工农业 生产和交通运输受到了严重影响。
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正极PbO2：PbO2+4H+ + SO42- +2e- =PbSO4+2H2O
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锂电池（有机溶剂电解液）
负极：2Li-2e—=2Li+ 正极：I2+2e—=2I— 总反应：2Li+I2=2LiI
跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命 延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿 命长。
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6、一次性干电池中的氧化还原反应是不可 逆的，放完电之后就不能再使用。而充电 电池中的氧化还原反应是可逆的，它在放 电时所进行的氧化还原反应，在充电时可 以逆向进行，使生成物恢复原状。
7、从电极材料判断：活泼金属作负极，不 活泼金属（或石墨）作正极。从发生的反 应判断：发生氧化反应的电极是负极，发 生还原反应的电极是正极。
正极（石墨） ：
石墨棒
2NH4++2MnO2 + 2e—=2NH3↑+Mn2O3 +H2O
Zn+2NH4++2MnO2= Zn2++2NH3↑+Mn2O3+H2O
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锌-锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解， 锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质泄露出来，是 电器腐蚀。
为了防止泄露，在外壳套上金属筒或塑料筒， 制成防漏电池。
A
A
Cu Cu
Zn Cu
A
B
H2SO4
A Zn Cu
酒精
A
Zn
Cu
C
H2SO4
D
H2SO4
H2SO4
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2.某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属 与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是( )
A.MBg
B.Fe
C.Al
D.Cu
3.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 B先变大后变小 C逐渐变大 D.逐渐变小
化学能直接转化为电能
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二.化学能直接转化为电能
1.原电池的概念、前提
概念: 将化学能转化为电能的装置
前提: 能自发发生氧化还原反应
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讨论：根据物理学的知识，如何确定Cu、Zn、 稀硫酸组成原电池的正、负极？
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还原剂失去 的电子从锌 极流出
正极：Ag2O+ H2O +2e- =2Ag+ 2OH-
总反应：
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Ag2O+ Zn =ZnO+ 2Ag
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P44答案: 1、氧化还原反应；化学能；电能； 负极；氧化；正极；还原；导电。 2、（1）B （2）C （3）D （4）B﹥ A ﹥ C ﹥ D 3、B 4．C 5．D
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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)
正极 负极
A
B
C
D
Zn
Cu
Cu
Fe
Cu
Zn
Zn
Zn
电解质溶液
CuCl2
H2SO4
CuSO4
HCl
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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
为了延长电池的寿命和 提高性能，将内部的NH4Cl 换成湿的KOH，并在构造上 进行改进，制成碱性锌锰电池。
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2、充电电池
二次电池：氧化还原反应在充电时 可以逆向进行。
铅蓄电池
总反应：
放电：化学能转化电能 充电：电能转化化学能
负极Pb： Pb+ SO42- -2e- = PbSO4
负极
还原剂(Zn)失去电 子，发生氧化反应
Zn-2e-=Zn2+
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经外电路
流入铜极.
Zn2+
H+ SO42-
正极 氧化剂(H+)在铜 极上得到电子， 发生还原反应 2H+ +2e-=H2
电流方向
原电池3.6sw
填表：
电 极 电 极 电极反应 材料
反应 电子流 类型 动方向
负 极 Zn片