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1、人教版必修二化学能与电人教版必修二化学能与电能能思考:使用电器都需要电能。请问电能是直接从思考:使用电器都需要电能。请问电能是直接从自然界取得的自然界取得的“一次能源一次能源”?还是属于是一次能源?还是属于是一次能源经过加工、转换得到的经过加工、转换得到的“二次能源二次能源”?我们先看看在日常生活、工业生产中处处我们先看看在日常生活、工业生产中处处都离不开的电能是怎么来的?都离不开的电能是怎么来的?1,火力发电原理及过程火力发电原理及过程燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电电能能二、化学能与电能的相互转化二、化学能与电能的相互转化火力发电优点:a.我国煤炭资源丰
2、富我国煤炭资源丰富,廉价方便廉价方便.b.电能清洁安全电能清洁安全,又快捷方便又快捷方便.火力发电缺点:a.排出大量的温室效应气体排出大量的温室效应气体.b.有废气可能导致酸雨有废气可能导致酸雨c.废料废水废料废水d.储量有限储量有限e.能量转换效率低能量转换效率低 象火力发电这种化学能转化为电能的方法,象火力发电这种化学能转化为电能的方法,首先是把煤燃烧,发生氧化还原反应,氧化还首先是把煤燃烧,发生氧化还原反应,氧化还原反应的本质是氧化剂与还原剂之间有电子转原反应的本质是氧化剂与还原剂之间有电子转移(包括电子的得失和共用电子对的偏移),移(包括电子的得失和共用电子对的偏移),电子的转移必然引
3、起化学键的断裂和重组,这电子的转移必然引起化学键的断裂和重组,这时一定伴随着热量的变化,然后我们再把这些时一定伴随着热量的变化,然后我们再把这些能量用于产生机械能,再转化为电能,能量经能量用于产生机械能,再转化为电能,能量经过多次的转化,必然有一定的损失、或者人们过多次的转化,必然有一定的损失、或者人们对它的利用率不高。对它的利用率不高。思考:要想克服火力发电中能量转化效率低这个思考:要想克服火力发电中能量转化效率低这个缺点,我们应该怎么做才能使化学能缺点,我们应该怎么做才能使化学能电能?电能?(看书(看书P40最后一段)最后一段)1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时,化学能要、当氧化剂和还
4、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。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,使氧化反应和还原反应在、把氧化剂和还原剂分开,使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。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氧化、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。剂区域流向还原剂区域。4、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境,化学、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。物质的选择。5、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。思考:思考:思考:思考:ZnZn片片片片
5、 电子,电子,电子,电子,电子,此过程中有电流电子,此过程中有电流电子,此过程中有电流电子,此过程中有电流产生吗?产生吗?产生吗?产生吗?思考:铜表面有思考:铜表面有思考:铜表面有思考:铜表面有H H2 2产生,能说明此时铜与产生,能说明此时铜与产生,能说明此时铜与产生,能说明此时铜与H H+发生了反应发生了反应发生了反应发生了反应吗?如何解释?吗?如何解释?吗?如何解释?吗?如何解释?【实验二】【实验二】在导线中间接入一个电流表,观察电流表的在导线中间接入一个电流表,观察电流表的指针是否偏转指针是否偏转?A 实验现象实验现象:铜片上有气泡产生,锌片不断:铜片上有气泡产生,锌片不断溶解,电流表
6、的指针发生偏转。溶解,电流表的指针发生偏转。实验结论实验结论:导线中有电流通过导线中有电流通过电极材料现象电子得失电极反应反应类型电极名称b、电极名称和电极反应、电极名称和电极反应Zn片片Zn片片溶解溶解失失Zn-2e=Zn2+氧化氧化反应反应负极负极Cu片片不溶解,不溶解,但表面有但表面有气泡气泡得得2H+2e=H2还原还原反应反应正极正极思考与探究:构成原电池的一般条件思考与探究:构成原电池的一般条件1、将、将Fe片、片、Cu片用导线连接后插入稀片用导线连接后插入稀H2SO4中有气泡中有气泡产生吗?理论上产生吗?理论上H2在哪种金属表面析出?在哪种金属表面析出?2、将、将Zn片、片、Cu片
7、用导线连接后插入片用导线连接后插入CuSO4溶液中能溶液中能产生电流吗?锌表面有铜析出吗?产生电流吗?锌表面有铜析出吗?3、将、将Zn片、片、Fe片分别插入稀片分别插入稀H2SO4中表面都有气泡产中表面都有气泡产生,若用导线连接后同时插入硫酸中,理论上表面是否生,若用导线连接后同时插入硫酸中,理论上表面是否还都有气泡产生?还都有气泡产生?4、将、将Zn片、碳棒用导线连接后同时插入稀片、碳棒用导线连接后同时插入稀H2SO4中,中,能产生电流吗?能产生电流吗?思考与探究:构成原电池的一般条件思考与探究:构成原电池的一般条件5、将、将Fe片、片、Cu片用导线连接后同时插入片用导线连接后同时插入NaC
8、l中,能中,能产生电流吗?产生电流吗?6、将、将Fe片、片、Cu片用导线连接后同时插入乙醇中,能片用导线连接后同时插入乙醇中,能产生电流吗?产生电流吗?7、将、将Fe片、片、Cu片用导线连接后同时插入同一个苹果片用导线连接后同时插入同一个苹果中,能产生电流吗?中,能产生电流吗?思考与探究:构成原电池的一般条件思考与探究:构成原电池的一般条件(2)构成原电池的一般条件)构成原电池的一般条件a、两个活动性不同的电极、两个活动性不同的电极金属金属金属金属金属金属非金属非金属金属金属金属氧化物金属氧化物b、电解质溶液:、电解质溶液:可溶性酸、碱、盐可溶性酸、碱、盐c、电极间构成闭合回路:、电极间构成闭
9、合回路:外电路:自由电子外电路:自由电子内电路:自由离子内电路:自由离子常用的惰性电极:常用的惰性电极:Pt、石墨棒(或碳棒)、石墨棒(或碳棒)酒精酒精CuH2SO4溶液溶液ZnAgH2SO4溶液溶液ZnCuZnSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液ZnCu盐桥盐桥ZnSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液FeCu解决问题一:下列装置是否能构成原电池?解决问题一:下列装置是否能构成原电池?解决问题二:病解决问题二:病 例例 分分 析析病病 例例 分分 析析病病 例例 分分 析析 你能为她开一个药方吗?你能为她开一个药方吗?解决问题三:解决问题三:已知已知Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+,根据此反应根据
10、此反应原理,你能制做一个原电池吗?先画出装置图,原理,你能制做一个原电池吗?先画出装置图,并写出电极名称和电极反应,再实际操作连接。并写出电极名称和电极反应,再实际操作连接。乙醇乙醇CuCFeCl3溶液溶液下列装置是否能构成原电池?若能,请判断原电下列装置是否能构成原电池?若能,请判断原电池的正、负极,并写出电极反应。池的正、负极,并写出电极反应。Ag稀稀HClFeZnCuCuSO4溶液溶液例题:例题:有有A、B、C、D四种金属分别浸入稀四种金属分别浸入稀H2SO4中,中,A、B产生气泡缓慢而产生气泡缓慢而C、D产产生气泡较激烈;把生气泡较激烈;把A、B两种金属用导线两种金属用导线连接后浸入稀
11、连接后浸入稀H2SO4中,气泡从中,气泡从A金属表金属表面析出,把面析出,把C、D两种金属用导线连接后两种金属用导线连接后浸入稀浸入稀H2SO4中组成原电池,电流由中组成原电池,电流由CD,根据实验现象,可知,根据实验现象,可知A、B、C、D四种金属的活动性顺序。四种金属的活动性顺序。DCBA(3)原电池正、负极的判断)原电池正、负极的判断根据电极材料判断根据电极材料判断活泼的金属活泼的金属负极负极活泼性较弱的金属活泼性较弱的金属非金属非金属金属氧化物金属氧化物正极正极(3)原电池正、负极的判断)原电池正、负极的判断根据电极现象判断根据电极现象判断不断溶解,质量减少不断溶解,质量减少负极负极气
12、体产生气体产生质量增加质量增加质量不变质量不变正极正极(3)原电池正、负极的判断)原电池正、负极的判断根据外电路电子流动方向判断根据外电路电子流动方向判断e-负极负极 正极正极电极反应本身电极反应本身负极负极失电子失电子氧化反应氧化反应正极正极得电子得电子还原反应还原反应总反应一定是总反应一定是一个可以自发一个可以自发进行的进行的氧化还氧化还原反应原反应强调:任何一个自发进行的氧化还原反应强调:任何一个自发进行的氧化还原反应都可以用来做成原电池。都可以用来做成原电池。思考与探究:思考与探究:1、将、将Al片、石墨用导线连接后插入稀盐酸中,能产生片、石墨用导线连接后插入稀盐酸中,能产生电流吗?判
13、断出正、负极,并写出电极反应。电流吗?判断出正、负极,并写出电极反应。2、将、将Al片、石墨用导线连接后插入片、石墨用导线连接后插入NaOH溶液中,能溶液中,能产生电流吗?判断出正、负极,并写出电极反应。产生电流吗?判断出正、负极,并写出电极反应。思考与探究:思考与探究:3、将、将Mg条、条、Al片用导线连接后插入稀片用导线连接后插入稀H2SO4中,能产中,能产生电流吗?气泡在哪个金属表面产生?判断出正、负极生电流吗?气泡在哪个金属表面产生?判断出正、负极,并写出电极反应。,并写出电极反应。4、将、将Mg条、条、Al片用导线连接后插入片用导线连接后插入NaOH溶液中,能溶液中,能产生电流吗?气
14、泡在哪个金属表面产生?负极材料是什产生电流吗?气泡在哪个金属表面产生?负极材料是什么?么?5、将将Zn放入盐酸中;放入盐酸中;将将Zn与与Cu相触后再插入同相触后再插入同浓度的盐酸中(始终保持浓度的盐酸中(始终保持Zn与与Cu接触);两种情况下,接触);两种情况下,锌溶解的速率相同吗?锌溶解的速率相同吗?练习:练习:纽扣式银锌电池,负极是纽扣式银锌电池,负极是Zn,正极是,正极是Ag2O,电解质是,电解质是KOH,它的总反应是:,它的总反应是:Zn+Ag2O=ZnO+2Ag;请写出电极;请写出电极反应。反应。已知已知H2在在O2中燃烧,放出大量热,中燃烧,放出大量热,是一种高能无污染的燃料,但
15、是,你知道是一种高能无污染的燃料,但是,你知道吗,这其中化学能转化为热能的转化率只吗,这其中化学能转化为热能的转化率只有不到有不到30%,太浪费了,这也是一个自发,太浪费了,这也是一个自发进行的氧化还原反应,如何把它设计成原进行的氧化还原反应,如何把它设计成原电池?电池?思考思考 空间实验室空间实验室“天宫一号天宫一号”的供电系统中有再生的供电系统中有再生氢氧燃料电池(氢氧燃料电池(RFC),),RFC是一种将水电解是一种将水电解技术与氢氧燃料电池相结合的可充放电池,下图技术与氢氧燃料电池相结合的可充放电池,下图为为RFC工作原理示意图。工作原理示意图。思考思考 利用利用2CO+O2=2CO2
16、,在,在NaOH作为电解质时构成燃料电池,你能写出其作为电解质时构成燃料电池,你能写出其电极反应吗?电极反应吗?点燃点燃 最早使用的充电电池是铅蓄电池,已最早使用的充电电池是铅蓄电池,已知总反应为:知总反应为:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O(电解液为(电解液为H2SO4溶液)溶液)请问,它的正负极材料分别是?电极请问,它的正负极材料分别是?电极反应分别是?反应分别是?思考:铅蓄电池在工作时,若转移了思考:铅蓄电池在工作时,若转移了1mol 电子,电子,则消耗多少则消耗多少mol H2SO4?你认为铅蓄电池在放电?你认为铅蓄电池在放电一段时间后,是需补充硫酸,还是补充水?一
17、段时间后,是需补充硫酸,还是补充水?练习练习1:作业(二):作业(二)10练习练习2:汽车的启动电源常用铅蓄电池,其:汽车的启动电源常用铅蓄电池,其放电时的原电池反应如下:放电时的原电池反应如下:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,根据反应,根据反应判断,下列叙述正确的是判断,下列叙述正确的是 ()A.Pb是正极是正极 B.PbO2得电子,被氧化得电子,被氧化C.负极反应是负极反应是Pb+SO42-2e-=PbSO4D.电池放电时,溶液的酸性增强电池放电时,溶液的酸性增强C练习练习3:锂电池是一代新型高能电池,它以质量:锂电池是一代新型高能电池,它以质量轻、能量高受到了普遍重
18、视,目前已研制成功轻、能量高受到了普遍重视,目前已研制成功多种锂电池,某种锂电池的总反应为多种锂电池,某种锂电池的总反应为Li+MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是(下列说法正确的是()A.Li是正极,电池反应为是正极,电池反应为Li-e-=Li+B.Li是负极,电池反应为是负极,电池反应为Li-e-=Li+C.MnO2是负极,电极反应为是负极,电极反应为MnO2+e-=MnO2-D.Li是负极,电池反应为是负极,电池反应为Li-2e-=Li2+练习练习4:钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀,是:钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀,是由于钢铁在潮湿的空气中表面会形成水膜由于钢铁在潮湿的空气中表面会形成水膜
19、(水雾),水膜中又溶解有来自大气中的(水雾),水膜中又溶解有来自大气中的CO2、SO2、H2S等气体,使水膜中含有一等气体,使水膜中含有一定量的定量的H+。电解质溶液(含有电解质溶液(含有H+而显而显酸性)酸性)FeC 请写出钢铁因形成原电池而发生腐蚀,其中请写出钢铁因形成原电池而发生腐蚀,其中的电极和电极反应。的电极和电极反应。进入夏天,少不了一个热字当头,电扇空调陆续登场,每逢此时,总会想起进入夏天,少不了一个热字当头,电扇空调陆续登场,每逢此时,总会想起那一把蒲扇。蒲扇,是记忆中的农村,夏季经常用的一件物品。记忆中的故那一把蒲扇。蒲扇,是记忆中的农村,夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡,
20、每逢进入夏天,集市上最常见的便是蒲扇、凉席,不论男女老少,个个手持乡,每逢进入夏天,集市上最常见的便是蒲扇、凉席,不论男女老少,个个手持一把,忽闪忽闪个不停,嘴里叨叨着一把,忽闪忽闪个不停,嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”,于是三五成群,聚在大树,于是三五成群,聚在大树下,或站着,或随即坐在石头上,手持那把扇子,边唠嗑边乘凉。孩子们却在周下,或站着,或随即坐在石头上,手持那把扇子,边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳,热得满头大汗,不时听到围跑跑跳跳,热得满头大汗,不时听到“强子,别跑了,快来我给你扇扇强子,别跑了,快来我给你扇扇”。孩。孩子们才不听这一套,跑个没完,直到累气喘吁吁,这才一跑
21、一踮地围过了,这时子们才不听这一套,跑个没完,直到累气喘吁吁,这才一跑一踮地围过了,这时母亲总是,好似生气的样子,边扇边训,母亲总是,好似生气的样子,边扇边训,“你看热的,跑什么?你看热的,跑什么?”此时这把蒲扇,此时这把蒲扇,是那么凉快,那么的温馨幸福,有母亲的味道!蒲扇是中国传统工艺品,在是那么凉快,那么的温馨幸福,有母亲的味道!蒲扇是中国传统工艺品,在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树,制作简单,方便携带,且蒲扇的表我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树,制作简单,方便携带,且蒲扇的表面光滑,因而,古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名,实即面光滑,因而,古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名,实即今日的蒲扇,江浙称之为芭蕉扇。六七十年代,人们最常用的就是这种,似圆非今日的蒲扇,江浙称之为芭蕉扇。六七十年代,人们最常用的就是这种,似圆非圆,轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今,我的记忆中,它跨越了半个世纪,圆,轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今,我的记忆中,它跨越了半个世纪,也走过了我们的半个人生的轨迹,携带着特有的念想,一年年,一天天,流向长也走过了我们的半个人生的轨迹,携带着特有的念想,一年年,一天天,流向长长的时间隧道,袅长的时间隧道,袅结束
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