化学能与电能(第一课时).ppt

新课标人教版化学必修新课标人教版化学必修ⅡⅡ 第二章　第二节化学能与电能第二章　第二节化学能与电能2024/9/211水能水能风能风能石油石油天然气天然气蒸汽蒸汽电能电能原煤原煤有些人把能源分为一次能源和二次能有些人把能源分为一次能源和二次能源，请问下列能源属于那一类呢？源，请问下列能源属于那一类呢？2024/9/212一次能源：一次能源：直接直接从自然界取得的能源，从自然界取得的能源，例如流水、风力、原煤、石油、天然例如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等气、天然铀矿等二次能源：一次能源二次能源：一次能源经过加工、转换经过加工、转换得得到的能源，例如电力、蒸汽等到的能源，例如电力、蒸汽等2024/9/213 电能是现代社会中应用最广电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力种二次能源，又称为电力2024/9/2142001年我国发电总量构成年我国发电总量构成一、化学能与电能的相互转化一、化学能与电能的相互转化利用煤、石油、天然利用煤、石油、天然气等自然界蕴藏极为气等自然界蕴藏极为丰富的化石燃料来发丰富的化石燃料来发电称为电称为火力发电火力发电。

2024/9/2151990-2005年全国火力发电量占全国发电总量比重变化年全国火力发电量占全国发电总量比重变化估计在估计在2050年火电仍居首位年火电仍居首位2024/9/216 化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机1、火力发电的原理分析、火力发电的原理分析2024/9/217火力发电的优点与缺点：火力发电的优点与缺点：优点：优点： 1、我国煤炭资源丰富廉价方便、我国煤炭资源丰富廉价方便2、电能清洁安全，又快捷方便，节省时间、电能清洁安全，又快捷方便，节省时间缺点：缺点： 1、排出大量温室效应气体（、排出大量温室效应气体（CO2））和废气（和废气（SO2），能导致酸雨），能导致酸雨2、产生废渣（有毒金属和致癌化合物）、废液、产生废渣（有毒金属和致癌化合物）、废液3、能量转化效率低，、能量转化效率低，储量有限储量有限化学能化学能电能电能 火力发电火力发电要经过一系列能量转换才能将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？学能直接转化为电能呢？2024/9/218思考：思考：1.1.电子的定向移动形成电流，我们能否在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？动过程中产生的电流利用起来？2.2.若要实现上述想法，你能否用铜片、锌片、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稀硫酸、电流表等设计一个看能否产生电流的装置，装置，画出其装置图画出其装置图，并通过实验验证。

并通过实验验证2024/9/219ZnZnCuCu稀硫酸稀硫酸①①ZnZnCuCu稀硫酸稀硫酸②②播放播放22024/9/2110②②：：铜片上有气泡铜片上有气泡 ；；锌片溶解；电流锌片溶解；电流表指针发生偏转表指针发生偏转①①：：锌片上有气泡；铜片上没有气泡锌片上有气泡；铜片上没有气泡 2024/9/21111 1、铜片上铜片上为什么有气泡？为什么有气泡？2 2、ZnZn片的质量有无变化？溶液中片的质量有无变化？溶液中[H[H+ +] ]如如 何变化？何变化？ZnZn片的质量减小，溶液中的片的质量减小，溶液中的 [H[H+ +] ] 也在减小也在减小 溶液中溶液中H H+ +在铜片上得到电子，生成在铜片上得到电子，生成H H2 2，因而有气泡，因而有气泡思考思考2024/9/2112 ZnZn片上：片上：Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+ 氧化反应氧化反应 CuCu片上：片上：2H2H+ ++2e+2e- -=H=H2 2↑↑ 还原反应还原反应化学能转变成电能的原电池装置化学能转变成电能的原电池装置3 3、、写出写出ZnZn片和片和CuCu片上变化的离子方程式片上变化的离子方程式5 5、从能量变化的角度分析这是什么装置？、从能量变化的角度分析这是什么装置？4 4、电流表为什么会发生偏转？、电流表为什么会发生偏转？因为有电流通过因为有电流通过有电子的定向移动有电子的定向移动电子从何而来电子从何而来？？ZnZn失去电子失去电子经导线传给经导线传给CuCu2024/9/2113一、原电池一、原电池 1.1.原电池的概念原电池的概念: :把化学能转化为把化学能转化为 电能的装置。

电能的装置普普通通干干电电池池纽纽扣扣电电池池蓄蓄电电池池2024/9/21141 1、为何以前所学的氧化还原反应不会产生电流？、为何以前所学的氧化还原反应不会产生电流？•通常的氧化还原反应，它的得失电子是直接交换的形通常的氧化还原反应，它的得失电子是直接交换的形式，电流不表现出来式，电流不表现出来2 2、原电池装置为何可以产生电流？、原电池装置为何可以产生电流？•当使用电极，导线后，氧化反应和还原反应被分开，当使用电极，导线后，氧化反应和还原反应被分开，得失电子的过程和电子的转移就表现出来了，因而得得失电子的过程和电子的转移就表现出来了，因而得到了电流到了电流 2 2、本质：氧化还原反应、本质：氧化还原反应思考思考2024/9/21153.原电池的工作原理原电池的工作原理(以以Zn|H2SO4 |Cu原电池原电池为例为例) ：：稀硫酸稀硫酸e-e-e-现象现象:锌片锌片逐渐逐渐溶解溶解;铜片铜片上有上有大量气泡大量气泡产生产生Zn-2e=Zn2+氧化反应氧化反应2H++2e- =H2↑还原反应还原反应SO42-H+原电池反应: 2H+ + Zn = H2↑ + Zn2+得得2e- 还原反应还原反应失失2e- 氧化反应氧化反应Zn(负负)Cu(正正)外电路外电路内电路内电路[ [结论结论] ]工作原理工作原理: :在两电极分别发生氧化还原反应，在两电极分别发生氧化还原反应，将化学将化学能转变为电能能转变为电能. .负极负极正极正极 电子流向电子流向 电流流向电流流向 氧化反应氧化反应还原反应还原反应正极正极负极负极内电路内电路：： 阴离子向负极移动阴离子向负极移动, ,阳离子向正极移阳离子向正极移动动外电路：外电路：2024/9/2116讨论：讨论：通过刚才的实验我们可以体会到通过刚才的实验我们可以体会到, ,化学化学能在原电池装置中可以直接转化为电能能在原电池装置中可以直接转化为电能, ,那么那么, ,符合什么条件的装置符合什么条件的装置才能构成原才能构成原电池呢电池呢? ?2024/9/2117实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件一：形成条件一：活泼性不同的活泼性不同的两个电极两个电极负极：负极：较活泼的金属较活泼的金属正极：正极：较不活泼的金属、石墨等较不活泼的金属、石墨等2024/9/2118（（可以可以））（（不可以不可以））形成条件二：形成条件二： 电极需插进电解质电极需插进电解质溶液中溶液中实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件2024/9/2119实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件三：形成条件三：必须形成闭合回路必须形成闭合回路（不可以）（不可以）2024/9/2120形成条件四：形成条件四： 能能自发发生的氧化还原反应自发发生的氧化还原反应将两电极反应式相加可得到将两电极反应式相加可得到?正极（正极（CuCu片）片）:2H:2H+ + + 2e+ 2e- - = H= H2 2↑ ↑ 还原反应还原反应负极（负极（ ZnZn片）：片）：Zn- 2eZn- 2e- - = Zn= Zn2+ 2+ 氧化反应氧化反应试试一一试试总反应式：总反应式：2H2H+ + +Zn = H+Zn = H2 2↑ + Zn↑ + Zn2+2+ 2024/9/21214 4、、构成原电池的条件构成原电池的条件注意注意: :没有氧化还原反应没有氧化还原反应, ,就不可能有原电池就不可能有原电池, ,换句话说换句话说, , 氧化还原反应氧化还原反应, , 可以设计成原电池可以设计成原电池构成条件构成条件①①有两种有两种活动性不同的金属（活动性不同的金属（或或一种是非一种是非金属金属导体导体。

如：石墨如：石墨）作电极）作电极②②有有电解质电解质溶液；溶液；③③电极间构成电极间构成闭合电路闭合电路；；④④负极负极能能与电解质与电解质自发进行的自发进行的氧化还原反应氧化还原反应即：两极一液一连环，负极氧化正极还即：两极一液一连环，负极氧化正极还2024/9/2122下列各装置能否形成原电池反应？ ZnCuH2SO4 ZnCu 酒精酒精CuAgAgNO3CuZnH2SO4CuCuH2SO4CuZnCuSO4 ZnSO4CuZn CuSO4ZnSO4√XX√X√√练习：练习：2024/9/2123有下列材料：有下列材料：Al片（片（2片）、片）、Cu片（片（2片）、导线、水果片）、导线、水果 （西红柿、苹果等）（西红柿、苹果等）、电流计，请设计一个装置使电流计、电流计，请设计一个装置使电流计指针发生偏转，并画出设计草图指针发生偏转，并画出设计草图 2024/9/2124Zn2024/9/21252024/9/21262024/9/2127处方你开好了吗？处方你开好了吗？由于金与铁（钢的主要成分）是活由于金与铁（钢的主要成分）是活动性不同的良种金属，唾液中含有动性不同的良种金属，唾液中含有电解质，故构成原电池，产生了微电解质，故构成原电池，产生了微小的电流，使得格林太太头疼，因小的电流，使得格林太太头疼，因此必须换掉其中的一个颗牙此必须换掉其中的一个颗牙2024/9/2128。