第5讲 化学反应与电能（课件）-【划重点】2023-2024学年高一化学下学期同步精细课件与讲义（人教版2019必修第二册）

化学反应与能量变化 化学反应与电能 01 化学能 转化为 电 能 化学能转化为电能 火力发电--化学能间接转化为电能 原理： 火电(火力发电)是通过化石燃料(如煤、石油、天然气)燃烧，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。 化学能转化为电能 火力发电--化学能间接转化为电能 能量转化过程： 化学能 燃烧燃烧 热能 蒸汽轮机 机械能 发动机 电能 其中,燃烧(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键。 化学能转化为电能 火力发电--化学能间接转化为电能 弊端： ①排出大量的温室气体,如CO2; ②有的废气可能导致酸雨,如含SO2的废气; ③产生废渣、废水; ④化石燃料储量有限; ⑤能量转化率低。 化学能转化为电能 原电池--化学能直接转化为电能 实验探究： 实验步骤： (1)将锌片和铜 片插入盛有稀 硫酸的烧杯中， 观察现象 实验现象： Zn片: 锌片溶解，表面产生无色气泡 Cu片: 无变化 原因解释：反应的离子方程式： Zn＋2H+=Zn2+＋H2↑； Cu片表面无明显变化的原因：铜排在金属活动性顺序表氢的后面，不能从酸溶液中置换出氢气 化学能转化为电能 原电池--化学能直接转化为电能 实验探究： 实验步骤： (2)用导线连接 锌片和铜片， 观察、比较导 线连接前后的现象 实验现象： Zn片：锌片溶解 Cu片：铜片表面有气泡 原因解释： 锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生 化学能转化为电能 原电池--化学能直接转化为电能 实验探究： 实验步骤： (3)用导线连接 锌片和铜片， 并在锌片和铜 片之间串联一 个电流表，观 察电流表指针是否偏转 实验现象： Zn片：锌片溶解 Cu片：铜片表面有气泡 电流表A指针偏转 原因解释：电流表指针偏转说明：导线中有电流；Cu片上有气泡说明: 溶液中的氢离子在铜片表面获得电子发生还原反应产生氢气，从铜片上放出 化学能转化为电能 原电池--化学能直接转化为电能 ①实验中所用的酸是稀硫酸，也可以用稀盐酸，但不能用浓硫酸或硝酸。 ②实验中用到的电极的表面积要大，并且要洁净,实验前最好用酸将锌片和铜片洗几遍，然后用水洗干净。电极材料必须纯净无杂质，如果锌片和铜片上有杂质，会形成较多的微电池，导致实验现象不明显。 化学能转化为电能 原电池--化学能直接转化为电能 分析实验现象： 当插人稀硫酸的锌片和铜片用导线连接时,由于锌比铜活泼,锌与稀硫酸反应而失去电子,被氧化为Zn2+ 而进入溶液:Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)。 电子由锌片通过导线流向铜片,电子的定向移动产生了电流,使电流表指针发生偏转。 溶液中的H+从 铜片获得电子, 被还原成H原子, H原子间结合成 H2，从铜片上逸出: 2H++2e-=H2↑(还原反应)。 发生的总反应为：Zn+2H+=Zn2++H2↑。 化学能转化为电能 原电池--化学能直接转化为电能 原电池的概念： 通过特定的装置使氧化反应与还原反应分别在两个不同的区域进行，可以使氧化还原反应中转移的电子通过导体发生定向移动,形成电流,实现化学能向电能的转化。这种把化学能转化为电能的装置叫做原电池。 化学能转化为电能 原电池--化学能直接转化为电能 原电池的概念： 在原电池中，电子流出(氧化反应)的一极是 负极，电子流入的(还原反应)一极是正极。 总反应：氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物; 负极反应：还原剂-ne- =氧化产物(氧化反应); 正极反应：氧化剂+ne- =还原产物(还原反应)。 化学能转化为电能 原电池--化学能直接转化为电能 原电池的构成条件： 理论上，自发进行的氧化还原反应均可构成原电池。 具体条件是： ①有一个自发的氧化还原反应; ②有两个活动性不同的电极(金属与金属或金属与能导电的非金属),一般其中较活泼的金属作负极,发生氧化反应，较不活泼的金属(或能导电的非金属)作正极,发生还原反应; ③有电解质溶液(或熔融电解质); ④两极用导线相连，形成闭合回路。 化学能转化为电能 原电池--化学能直接转化为电能 原电池的工作原理： 原电池工作时，负极上发生失去电子的氧化反应，电子通过导线流向正极，溶液中的氧化性物质在正极得到电子，发生还原反应，氧化反应和还原反应不断发生，负极上的还原性物质不断失去电子 失去的电子不断地通过导线流向正极被氧化性物质得到，闭合回路中不断有电子和离子的定向移动, 就形成了电流，即化学能转化为电能。 化学能转化为电能 原电池--化学能直接转化为电能 原电池中正负极的判断方法： (1)根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、 发生氧化反应的电极是负极 作氧化剂、得电子、化合价降低、 发生还原反应的电极是正极 (2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极负