人教版高中必修2化学能与电能
121页1、新课标人教版化学必修,第二章第二节化学能与电能,第二节 化学能与电能,一、化学能与电能的相互转化,电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源,又称为电力。,思考与交流,在你的生活与学习中,或你了解的范围里,还有那些需要使用电池的产品或器具?各使用什么样的电池?,电池的广泛应用,估计在2050年火电仍居首位,火电,又称为火力发电。那么,火究竟是如何转化为电?,2001年我国发电总量构成图,1.火力发电的原理,一、化学能与电能的相互转化,2.火力发电的利弊分析,思考1:火力发电有何利与弊?,燃料燃烧转化为电能后,社会中应用最广泛、使用最方便。,利,弊,产生二氧化硫和氮的氧化物,导致空气污染,也会造成酸雨,破坏生态环境;会产生二氧化碳,会使地球的温室效应恶化。,思考2:假设你是电力工程师,面对这些利弊,你会如何应对呢?,a、改进火力发电,方式之一就是尝试将化学能直接转化为电能。就像电池。其好处就是减少中间环节能损,高效、清洁利用燃料,不浪费能源,更方便。,1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时,化学能要经过一系列能量转换才能转换为电能。 2、把氧化剂和还原剂分开,使氧化反
2、应和还原反应在两个不同区域进行。 3、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从还原剂区域流向氧化剂区域。 4、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境,化学物质的选择。 5、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。,3.原电池:,把化学能转变为电能的装置。,实验2-4原电池原理的动画模拟,失,得,Zn2e- Zn2+,2H+ 2e- H2,负极,正极,Zn+ 2H+ Zn2+ + H2,有气体产生,Zn片溶解,与 原 电 池 相 关 的 概 念,1.电路:,外电路,内电路,电子流向:失电子的一极流向得电子的一极,电流方向:与电子流动方向相反,阴离子流动方向与电子流动方向一致,阳离子流动方向与电流方向一致,2.电极:,正极:电子流入的一极(Cu),负极:电子流出的一极(Zn),3.电极反应式:,正极: 2H+ 2e- H2,负极: Zn2e- Zn2+,4.总反应式:,Zn+ 2H+ Zn2+ + H2,原电池,“负极出电子,电子回正极”,发生失 电子的 氧化反应,发生得 电子的 还原反应,一、原电池工作原理,第二课时,氧化反应,Zn-2e-=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液,失e-,沿导线传递
3、,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,2H+2e-=H2,Zn2e-=Zn2+,Zn+2H+=Zn2+H2,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,(离子方程式),(化学方程式),电极反应,正极:,负极:,(氧化反应),(还原反应),探究讨论:,下列装置能否作为原电池 ZnZn与稀硫酸进行实验. Zn石墨与稀硫酸进行实验. FeZn与稀硫酸进行实验. CuZn与乙醇进行实验. CuZn与一瓣柑桔(或一个苹果)进行实验. CuZn与硫酸铜溶液进行实验.,二、原电池的构成条件,1、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。 相对活泼的金属作负极 2、电解质溶液。 3、电极用导线相联构成闭合回路。 4、必须有自发进行的氧化还原反应。,负极:电子流出的电极(较活泼的金属) 正极:电子流入的电极(较不活泼的金属、 石墨等),C,H2SO4,(不可以),(不可以),(可以),(不可以),电极材料 电子流向 反应类型,组 成 负 极 正 极 电解质,相对活泼 的金属 流出电子 氧化反应,酸、碱 或盐的 溶液,相对不活泼的金属(或能导电的非金
4、属) 流入电子 还原反应,原电池的组成,复习,普通锌锰电池,碱性电池,镍 镉 电 池,小型高性能燃料电池,锂离子电池,镍氢电池,干电池,上图是锌锰干电池,干电池,负极:Zn 2e- = Zn2+,(负极),(正极),2NH4+ 2e- = 2NH3+H2,总反应:Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H2,2MnO2+H2=2MnO(OH) ZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2,正极:,干电池,负极:Zn 2e- = Zn2+,(负极),(正极),正极:2NH4+ 2e- = 2NH3+H2,总反应:Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H2,2MnO2+H2=2MnO(OH) ZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2,2、蓄电池,(1)铅蓄电池,正极材料上涂有棕褐色的PbO2,负极材料是海绵状的金属铅,两极浸在H2SO4溶液中。写出电极反应式。,铅蓄电池,铅 蓄 电 池,铅 蓄 电 池,总反应:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,Pb+PbO2+4H+2SO42-=2PbSO4+2H2O,负极:Pb-2e-+SO42-=PbSO4,正极:PbO2
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