6.2 化学反应与电能 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

§6.2 化学反应与电能 上一节课我们学习了化学反应与热能，分别在宏观和微观层面上了解了吸热反应和放热反应，知道了化学反应中热量变化的真正原因。今天我们继续学习化学反应与能量变化的其他内容，学习的主题是化学能与电能。 化学能 热能 化学能 电能 化学能 机械能 太阳能 化学能 人类对能源的利用 我们研究化学反应中的能量变化的目的是利用能量。人们常常利用化学反应将化学能转化为热能、电能等其它形式的能量，如暖气供热、电池供电、火箭发射等用于生产、生活和科研领域。化学工作者常常利用能量促使很多化学反应的发生，获得所需要的物质，如太阳能分解水制氢气。可见研究化学反应中能量的转化，对于社会发展、科技进步，具有重要意义。 柴草时期 化石能源时期 多能源结构时期 煤 石油 天然气 太阳能、风能、 地热能、氢能、 海洋能、生物质能 人类对能源的利用 我们研究化学反应中的能量变化的目的是利用能量。人们常常利用化学反应将化学能转化为热能、电能等其它形式的能量，如暖气供热、电池供电、火箭发射等用于生产、生活和科研领域。化学工作者常常利用能量促使很多化学反应的发生，获得所需要的物质，如太阳能分解水制氢气。可见研究化学反应中能量的转化，对于社会发展、科技进步，具有重要意义。 人类对能源的利用 各式各样的电器 我们研究化学反应中的能量变化的目的是利用能量。人们常常利用化学反应将化学能转化为热能、电能等其它形式的能量，如暖气供热、电池供电、火箭发射等用于生产、生活和科研领域。化学工作者常常利用能量促使很多化学反应的发生，获得所需要的物质，如太阳能分解水制氢气。可见研究化学反应中能量的转化，对于社会发展、科技进步，具有重要意义。 我们的生活很难离开电力 电是从哪里来的？ 同学们，当你们给自己的手机充电时；在晚上打开电灯照明的时候。在炎炎夏日中，打开电冰箱的时候。 你们想过没有，我们用的电到底是哪里来的？各位同学都应该非常的清楚，家里用的电，来自于发电厂。那同学们知道有多少种发电的方式呢。 电能作为一种二次能源，肯定是由其他能量转化而来的。比如，太阳能发电；核电站利用核能转化为电能；利用水或者风流动的力量，使机械能转化为电能；还有利用燃烧燃料，把蕴含在燃料中的化学能最终转变为电能的火力发电。 而在这其中，应用最广泛的就是火力发电。 化学能与电能 我们日常使用的电能主要来自火力发电 2015年我国发电总量构成图 物质中的化学能在什么条件下能转化为电能？ 首先我们来看一张图，这是2015年我国电力生产量构成图。可以看出我们日常使用的电能主要来自火力发电。随着科技的发展和技术的进步，在今天虽然火力发电的比率有所下降，但是依然是我国发电总量中占比例最大的。 蒸汽热能 机械能 燃料化学能 电能 火力发电 每一种能量形式转化成另外的一种能量形式必然存在能量的损失 燃料燃烧 蒸汽轮机 发电机 转化次数越多，能量损失越多 化学电池 既然转化次数越多，能量损失越是严重，那为什么不寻找一种将化学能直接转化为电能的方法呢？ 要想使氧化还原反应释放的能量直接转化为电能，就要设计一种装置，使反应中的电子转移在一定条件下形成电流。而化学电池就是这样一种装置。 1799年意大利物理学家伏特发明了世界上第一个发电器，也就是电池组，伏特电堆开创了电学发展的新时代。 伏 特 电 堆 电池发展史 19世纪，英国化学家尼克尔森和卡莱尔利用伏特电池成功的电解了水，证明了水是由氢和氧两种元素组成的化合物。 英国化学家戴维，利用串联起来的伏特电池组，通过电解法发现了几种活泼的金属元素。比如金属钠和金属钾。 伏特电堆是1799意大利物理学家伏特发明了世界上第一个发电器，也就是电池组，伏特电堆开创了电学发展的新时代。伏特电堆是由多层铜片和锌片叠合而成，其间隔有浸渍水的物质，亦称伏特电池。这是最早的化学电源，为电学研究提供了稳定的容量较大的电源，成为电磁学发展的基础。电压的单位伏特即是以其名命名的。在伏特电堆发明之后。19世纪，英国化学家尼克尔森和卡莱尔利用伏特电池成功的电解了水，证明了水是由氢和氧两种元素组成的化合物。 英国化学家戴维，利用串联起来的伏特电池组，通过电解法发现了几种活泼的金属元素。比如我们曾经学习过的金属钠和金属钾。 电能是如何产生的？ e- e- Cu A Zn Zn2+ H+ SO4 2- 伏特电堆这样的化学电池究竟是如何产生电能的？现在我们模拟伏特的实验方法，去探寻化学电池的工作原理。 稀硫酸溶液，电流表或灵敏电流计，烧杯，铜片锌片等。 将锌片插入放有稀硫酸的烧杯中，我们看到，锌片表面有大量气泡产生。 在烧杯中在平行放入一块铜片，铜片上没有任何现象发生。这是什么原因？ 这是由于锌的金属活动性比氢强，铜的金属活动性比氢弱，所以硫酸中的氢可以被锌置换