《化學(xué)能與電能》PPT課件.ppt
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第二節(jié)化學(xué)能與電能,第二章化學(xué)反應(yīng)與能量,問:太陽能和電能屬于那一類呢?,一次能源:直接從自然界取得的能源,例如流水、風(fēng)力、原煤、石油、天然氣、天然鈾礦等。,二次能源:一次能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)換得到的能源,例如電力、蒸汽等。,,2001年我國發(fā)電總量構(gòu)成如圖2-7,火力發(fā)電居于首位。,思考:1.煤燃燒的本質(zhì)是什么?氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移,即氧化還原反應(yīng)。2.請大家根據(jù)圖2-8分析火力發(fā)電具有那些缺點?,3.能否將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芄┪覀兪褂媚兀?導(dǎo)致空氣污染(二氧化硫和氮的氧化物)造成酸雨,破壞生態(tài)環(huán)境;使地球的溫室效應(yīng)惡化(產(chǎn)生二氧化碳),化學(xué)能電能,直接?,,1.在實驗(一)中,溶液中的H+在哪塊金屬上得到電子被還原生成氫氣?2.在實驗(二)中的銅片上是否有現(xiàn)象?銅的金屬活動性在氫后面,為何在銅的表面有氫氣放出?實驗(二)中電流表的指針有何變化?,,,,Zn,Cu,探究實驗,稀硫酸,,,(一)原電池1、原電池:將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。,一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,,,,2e-,2、原電池工作原理,(1)電極的規(guī)定,負極:氧化反應(yīng)(失電子、電子流出的一極、相對活潑金屬),正極:還原反應(yīng)(得電子、電子流入的一極、較不活潑的一極),(負出氧),(氧化反應(yīng)),總反應(yīng)式:,2H++2e-=H2↑,Zn-2e-=Zn2+,Zn+2H+=Zn2++H2↑,離子方程式,化學(xué)方程式,正極(銅片):,負極(鋅片):,(還原反應(yīng)),(2)電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式——當(dāng)?shù)檬щ娮酉嗟葧r,兩電極反應(yīng)式相加即得總反應(yīng)式(離子方程式),Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,氧化反應(yīng),Zn-2e=Zn2+,,銅鋅原電池,電解質(zhì)溶液,失e,沿導(dǎo)線傳遞,有電流產(chǎn)生,,還原反應(yīng),2H++2e-=H2↑,陰離子,陽離子,負極,正極,陽離子,,,,外電路,內(nèi)電路,[交流與思考]根據(jù)原電池正負構(gòu)造特點,總結(jié)出原電池外電路中電子的流動方向、電流流動方向,內(nèi)電路離子流動方向。,Cu,Zn,原電池,外電路電子:負極→正極電流:正極→負極,失電子氧化反應(yīng),得電子還原反應(yīng),內(nèi)電路陰離子→負極陽離子→正極,(3)電子、電流、離子的流動方向,(電流方向與電子流動方向相反),沿導(dǎo)線,沿導(dǎo)線,[練習(xí)]下列關(guān)于原電池的敘述正確的是()A.構(gòu)成原電池的正極和負極必須是兩種活潑的金屬B.原電池中做正極的金屬也可失電子C、原電池中電子流出的一極是負極,該極被氧化D、原電池放電時,電流的方向是從負極到正極,3,探究形成原電池的條件,,(可以),(可以),(可以),(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,(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,探究形成原電池的條件,第三組實驗,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),(二)構(gòu)成原電池的條件:前提:自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)1、有兩種活動性不同的金屬做電極(或一種是非金屬導(dǎo)體如石墨棒),2、兩極材料均插入電解質(zhì)溶液中。,3、兩極相連(或接觸)形成閉合回路。,負極:氧化反應(yīng)、較活潑的金屬正極:還原反應(yīng)、較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體,Zn,,Zn,Cu,A,B,C,D,E,F,√,[練習(xí)1]下列哪些裝置能構(gòu)成原電池?,√,G,√,練習(xí)1:下列裝置哪些可以形成原電池?,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溶液原電池中——,將Al片和Cu片用導(dǎo)線連接,一組插入濃硝酸中——(一組插入稀NaOH溶液中——,(Mg、Al、H2SO4溶液原電池中——,Al作負極),Cu作負極,Al作負極,Mg作負極),例外:,Mg、Al、NaOH溶液原電池中,誰是負極?,將Al片和Cu片用導(dǎo)線連接,一組插入濃硝酸中形成原電池,誰是負極?,[練習(xí)]請判斷下列原電池的正負極情況和電流方向,寫出電極反應(yīng)方程式和總反應(yīng)方程式.,+-,[A]負極(Zn):Zn–2e-=Zn2+正極(Fe):Cu2++2e-=Cu總反應(yīng):Zn+Cu2+=Zn2++Cu,[B]負極(Zn):Zn–2e-=Zn2+正極(C):2Ag++2e-=2Ag總反應(yīng):Zn+2Ag+=Zn2++2Ag,[C]負極(Fe):Fe–2e-=Fe2+正極(C):2Fe3++2e-=2Fe2+總反應(yīng):Fe+2Fe3+=3Fe2+,如圖裝置,電流表G發(fā)生偏轉(zhuǎn),同時A極逐漸變粗,B極逐漸變細,C為電解質(zhì)溶液,則A、B、C應(yīng)是下列各組中的哪一組(),A、A是鋅,B是銅,C為稀H2SO4B、A是銅,B是鋅,C為稀硫酸C、A是鐵,B是銀,C為AgNO3溶液D、A是Ag,B是鐵,C為AgNO3溶液,4,一個原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,該反應(yīng)的原電池的組成正確的是(),3,H2SO4(aq),CuSO4(aq),負極():.正極():.總反應(yīng)式:.,負極():.正極():.總反應(yīng)式:.,練習(xí)2:請在圖上標出電子的流動方向和電流方向,并判斷正負極,寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式.,Ag,Fe,ZnZn-2e-=Zn2+CuCu2++2e-=CuZn+Cu2+=Zn2++Cu,FeFe-2e-=Fe2+Ag2H++2e-=H2↑Fe+2H+=Fe2++H2↑,[練習(xí)2]如右圖,Zn和Cu之間設(shè)有隔膜,隔膜有微孔,離子可自由通過。,該裝置屬于原電池嗎?,Zn,氧化,Cu,Zn+Cu2+=Zn2++Cu,負,正,正,負,正,Cu2+,[練習(xí)3]如圖所示,在鐵圈和銀圈的焊接處,用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中,使之平衡;小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液,片刻后可觀察到的現(xiàn)象是,4,A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定;B.保持平衡狀態(tài);C.鐵圈向下傾斜;D.銀圈向下傾斜;,把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中,用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時,a為負極;c、d相連時,電流由d到c;a、c相連時,c極上產(chǎn)生大量氣泡,b、d相連時,d的質(zhì)量減少,則四種金屬的活動性順序由強到弱的為A.a(chǎn)>b>c>dB.a(chǎn)>c>d>bC.c>a>b.>dD.b>d>c>a,2,2、判斷金屬活動性的強弱,1、形成原電池能加快化學(xué)反應(yīng)速率,(三)原電池原理的應(yīng)用:,粗Zn與硫酸制H2時,反應(yīng)更快Zn與硫酸制H2時,加CuSO4反應(yīng)更快,金屬活潑性:負極>正極,[例1]X、Y、Z都是金屬,把X浸入Z的硝酸鹽溶液中,X的表面有Z析出,X與Y組成原電池時,Y是電池的負極。X、Y、Z三種金屬的活動性順序為()A.X>Y>ZB.X>Z>YC.Y>X>ZD.Y>Z>X,3,因為X置換出Z,所以金屬性X>Z,負極的金屬較活潑,所以Y>X,[練習(xí)7]把A,B兩種不同的未知活潑性的金屬用導(dǎo)線連接后同時插入稀硫酸中,結(jié)果發(fā)現(xiàn)A金屬上有氣體產(chǎn)生,則下列說法正確的是()A.A為正極,A較活潑B.B為負極,B較活潑C.A上發(fā)生的是氧化反應(yīng)D.A的質(zhì)量減小,2,從理論上講,能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計為原電池。,哪些反應(yīng)能設(shè)計成原電池?,3、設(shè)計原電池,[動腦動手]有下列材料:Zn片(2片)、Cu片(2片)、導(dǎo)線、水果(西紅柿、蘋果等)、電流計,請設(shè)計一個裝置使電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),并畫出設(shè)計草圖。,請結(jié)合組成原電池的條件,將氧化還原反應(yīng):Fe+Cu2+=Cu+Fe2+設(shè)計成一個原電池。,1、電解液:。2、電極材料:正極,負極。3、電極反應(yīng)式:負極:.正極:.,1、電解液:硫酸銅、氯化銅、硝酸銅等可溶性銅鹽溶液2、電極材料:負極:鐵,正極:銅、石墨或比鐵不活潑的其他金屬,拓展:,Fe-2e-=Fe2+Cu2++2e-=Cu,,,思考題,請根據(jù)反應(yīng)2Fe3++Fe=3Fe2+設(shè)計原電池,你有哪些可行方案?,Fe-CuFeCl3,Fe-CFe(NO3)3,Fe-AgFe(SO4)3,[練習(xí)]由碳棒、鐵片和200mL稀H2SO4組成的原電池中,當(dāng)在碳棒上共放出3.36L(標準狀況)氣體時,求消耗鐵多少克?有多少個電子通過了電線?,解:負極反應(yīng):Fe–2e-=Fe2+正極反應(yīng):2H++2e-=H2↑總反應(yīng):Fe+2H+=Fe2++H2↑,56g22.4Lm(Fe)3.36L,m(Fe)=8.4g,電子數(shù)=8.4g56g/mol2mol6.021023/mol=1.8061023,(四)有關(guān)計算,,氧化反應(yīng),Zn-2e-=Zn2+,,銅鋅原電池,電解質(zhì)溶液,失e-,沿導(dǎo)線傳遞,有電流產(chǎn)生,,還原反應(yīng),2H++2e-=H2↑,陰離子,陽離子,總反應(yīng):,負極,正極,Zn+2H+=Zn2++H2↑,小結(jié):,[討論4]是否金屬越活潑,一定作負極?越不活潑,一定作正極?,不一定,★將Al片和Cu片用導(dǎo)線連接,一組插入濃硝酸中,一組插入稀NaOH溶液中,分別形成原電池:(1)在這兩組原電池中,負極分別是.(2)寫出插入濃硝酸中形成原電池的電極反應(yīng)式:,Cu片、Al片,負極:Cu-2e-=Cu2+正極:4H++2NO3-+2e-=2NO2↑+2H2O總:Cu+4H++2NO3-=2NO2↑+Cu2++2H2O,金屬的活潑是相對于電解質(zhì)溶液的活潑先能與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的做負極,,,你知道了嗎,由于金和鐵(鋼的主要成分)是活動性不同的兩種金屬,唾液中含有電解質(zhì),故構(gòu)成了原電池,產(chǎn)生了微小的電流,使得格林太太頭痛,因此必須換掉其中的假牙。,A,A,練習(xí):判斷下列原電池的正負極,稀硫酸,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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