6.1.2 化学反应与电能-【备课好帮手】2022-2023学年高一化学同步教学课件（人教版2019必修第二册）

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 第二课时 化学反应与电能 电 一、火力发电——化学能间接转化为电能 1．我国目前电能主要来自火力发电，其次是水力发电。 化石燃料 加热水 2．火力发电的原理 汽化 蒸汽 推动 蒸汽轮机 发电机发电 带动 3．能量转换过程 化学能 热能 机械能 电能 燃烧 燃烧 氧化还原反应 氧化剂与还原剂之间发生电子的转移 火力发电 将化学能经一系列能量转化为电能 旧键断裂和新键形成、体系能量变化 过程 关键 本质 本质 引起 火力发电的化学深层本质分析 a.污染大，可持续发展前景暗淡。全国每年产生140万吨SO2、产生1500万吨烟尘及排出大量的温室效应气体。 b. 资源消耗大：发电的汽轮机通常选用水作为冷却介质，一座1000MW火力发电厂每日的耗水量约为 十万吨。全国每年消耗5000万吨标准煤。 c. 能量转换效率低：目前世界最好的火电厂也只能把40％左右的热能转换为电能。 火力发电缺点： a.我国煤炭资源丰富，廉价方便。 b.技术成熟，目前成本较低。对地理环境要求低。 火力发电优点： 化学能 　　 电能 研究新的发电方式。 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量损失，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。 直接 ? 现象？ 反应实质？ 2e－ Zn+2H+ === Zn2++H2↑ 把一块锌片和铜片分别或同时插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察实验。 实验 6—3 锌片溶解，产生气泡，而铜片没有变化 化学能转化为热能 用导线把上述实验中的锌片和铜片连接起来，观察实验现象。 现象？ 铜片有气泡 锌片溶解 问题一： 铜片上有气泡，产生的是什么气体？ 问题二： 铜片上产生了气体，是否说明Cu失电子给H+使其得电子？为什么？H+ 得到的电子是从哪里来？ 如图所示在导线中间连接一个灵敏电流计,观察电流计的指针是否发生偏转，偏向哪边? 问题三： Zn失电子可电子却到了铜片上，电子是从溶液传递还是导线传递？ 问题四： 结合物理学知识, 由电子流向确定铜锌电极的名称？Cu、Zn上的反应称为电极反应，从得失电子的角度分别是哪种类型的反应？ 负极：电子流出的极，失去电子，发生氧化反应 正极：电子流入的极，得到电子，发生还原反应 原电池的能量转换效率理论上最高能达到90%；化学反应设计成原电池后反应速率明显加快 1. 原电池的定义： 把化学能直接转变为电能的装置 化学反应与电能 （2）工作原理 ↓e- ↑e- 负极 正极 氧化反应 还原反应 Zn-2e- === Zn2+ 2H+ + 2e- === H2↑ Zn2+ H+ H+ 还原性较弱的金属或能导电的非金属 还原反应 增重或不变 电子流入（阳离子移向） 正极 电子（离子）流向： 电极现象： 电极材料： 反应类型： 负极 电子（离子）流向： 电极现象： 电极材料： 反应类型： 还原性较强的金属 氧化反应 电子流出（阴离子移向） 不断溶解，质量减小 构成原电池应该具备什么条件呢？ 想一想 3. 原电池化学反应本质：氧化还原反应 较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较不活泼的金属(正极) 化学反应与电能 （有电流） （有电流） （无电流） 第一组实验 形成条件一：通常用活泼性不同的两种材料作电极 负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属或非金属（如石墨等） 稀硫酸 稀硫酸 构成原电池的条件 稀硫酸 盐 酸 酒 精 形成条件二：两极之间填充电解质溶液 （有电流） （无电流） 第二组实验 形成条件三：必须形成闭合回路 稀硫酸 稀硫酸 （有电流） （无电流） 第三组实验 （有电流） 琼脂+饱和氯化钾溶液或饱和硝酸铵溶液 （有电流） 稀硫酸 第三组实验 第四组实验 （无电流） 形成条件四：必须存在自发的氧化还原反应 Cu C 稀硫酸 C 3 4 1 2 4. 原电池构成条件 活泼性不同的两种材料作电极 两极之间填充电解质溶液 必须形成闭合回路 必须存在自发的氧化还原反应 以下组合可以组成原电池吗？ 1. Zn—Zn与稀硫酸进行实验 2. Zn—石墨与稀硫酸进行实验 3. Fe—Zn与稀硫酸进行实验 4. Cu—Zn与乙醇进行实验 5. Cu—Zn与一个西红柿(或一个苹果)进行实验 6. Cu—Zn与两个西红柿进行实验 7. Cu—Zn与橙汁进行实验 试一试 【答案】第 2、3、5、7 组 5. 判断原电池正、负极的方法 如何判断原电池的负极？ ①从电极材料： ②从电极反应现象： ③从外电路电子流动方向： ④从电极反应本质： 相对较活泼金属——负极 溶解的一极——负极 电子流出的一极——负极 被氧化的一