高中化学人教版 (2019)必修 第二册化学反应与能量变化授课课件ppt

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第六章 化学反应与能量化 学 能 与 电 能写出下列原电池的总反应式和电极反应式。总：2Al + 6H+ == 2Al3+ + 3H2↑负极：2Al －6e- == 2Al3+ 正极：6H+ ＋ 6e- == 3H2↑总：Cu + 2Fe3+ == 2Fe2+ + Cu2+负极：Cu －2e- == Cu2+ 正极：2Fe3+ ＋ 2e- == 2Fe2+写出下列原电池的总反应式和电极反应式。负极：2Al－6e－+8OH－=2Al(OH)4－几种特殊的原电池负极：Cu－2e－=Cu2+基本知识复习1、什么是原电池？将化学能直接转化为电能的装置。2、原电池的工作原理是什么？Zn失去电子，发生氧化反应Zn－2e- == Zn2+电子从锌极流出经外电路流入铜极H+在铜极上得到电子，发生还原反应2H+ + 2e- == H2Zn2+H+H+H2负极正极发生溶解产生气泡基本知识复习3、构成原电池的条件有哪些？（2）电解质溶液（或其他可导电的物质）；（3）构成闭合回路；（4）有自发（放热）的氧化还原反应发生；（1）两个活动性不同的金属（或碳棒）做电极；理论上讲：任何放热的氧化还原反应都可以设计成原电池。课前练习1、下列反应在理论上可设计成原电池的是（ ） A．2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 B．NaOH+HCl=NaOH C．C(s)＋CO2(g)＝2CO(g) D．CH4(g)＋2O2＝CO2(g)＋2H2O(l)AD2．如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是(　 　)A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸B．b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液C．a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液课前练习3、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为（ ） A．a > b > c > d B．a > c > d > b C．c > a > b .> d D．b > d > c > a B课前练习[判断]：下列装置能构成原电池的有哪些？盐桥[练习4]：分析下列原电池，找出正负极，在导线上标出电子运动的方向，写出正、负极的电极反应式和总反应的离子方程式。+—负极：正极：Zn － 2e－=Zn2+氧化反应Cu2++2e－=Cu还原反应课前练习总反应式：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+[练习5]：设计一个简单的原电池，以实现化学反应： Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2。Cu(—)Pt(+)FeCl3溶液负极：正极：Cu－ 2e－=Cu2+氧化反应2Fe3++2e－=2Fe2+还原反应理论上讲，任何放热的氧化还原反应都可以设计成原电池。课前练习课前练习（1）在一个铁器上粘一块金属锌，可以有效地防止铁生锈，为什么？（2）锌粒和稀硫酸制氢气时，用粗锌好还是纯锌好？（3）锌粒和稀硫酸制氢气时，在稀硫酸中滴加少量硫酸铜溶液，可以加快产生氢气的速率，为什么？原电池反应比直接反应快。化学电源1、干电池：负极：正极：Zn － 2e－=Zn2+2MnO2+2NH4++2e－=Mn2O3+2NH3+H2O干电池属于一次性电池，不能充电。锌锰干电池总：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+ +Mn2O3+2NH3+H2O[例题6]碱性锌锰电池具有容量大、放电电流大的特点，因此得到广泛应用。锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)＝Zn(OH)2＋Mn2O3(s)。下列说法错误的是( ) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池负极的电极反应式为: Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH)2 C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g课堂练习C化学电源2、二次电池（可充电电池）：铅蓄电池总反应式：放电时负极：正极：Pb－2e－+SO42－=PbSO4PbO2+2e－+4H++SO42－=PbSO4+2H2O铅蓄电池构成：负极：Pb 正极：PbO2电解质溶液：浓硫酸[例题]：银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的放电过程可以表示为：Ag2O＋Zn＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2。电池放电时，负极发生反应的物质是（ ） A．Ag      B．Zn C．Ag2O     D．Zn(OH)2B 课堂练习[例题]：锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为：  Li+MnO2=LiMnO2，下列关于该锂的电池说法中，正确的是（ ） A．Li是正极，电极反应为Li－e— = Li+ B．Li是负极，电极反应为Li－e— = Li+ C．Li是负极，电极反应为MnO2 + e— = MnO2－ D．Li是负极，电极反应为Li－2e— = Li2+B 课堂练习化学电源3、燃料电池：3、燃料电池：（1）燃料电池依据可燃物在空气中燃烧的反应设计而成的原电池，其总反应式就是燃烧反应的化学方程式。不同的是燃烧是可燃物将多余的化学能转化成热能放出，而燃料电池则通过一个装置将这部分化学能直接转化成电能，从而大大地提高了能量的转化率和利用率。化学电源3、燃料电池：（2）燃料电池与其他电池的区别是反应物没有事先储存在电池内部，而是在工作过程中由外设的设备持续地通入燃料和氧化剂，再通过一定的方法将生成物导出，使它能够长时间地工作，所以燃烧电池实际上就是一个能量转换器，其作用与试管、烧杯类似。化学电源3、燃料电池：（3）在燃烧反应中，可燃物都是做还原剂，失去电子，而助燃物都是氧化剂，得到电子。所以在燃料电池中，通入可燃物的一定是负极，而通入氧气（或空气）的一定是正极，它们分别在两极发生反应，从而产生电流。化学电源3、燃料电池：[分析一]：氢氧燃料电池（以稀硫酸做电解液）的电极反应。负极：2H2－4e－=4H+正极：O2+4e－+4H+=2H2O总反应式：2H2+O2=2H2O化学电源3、燃料电池：[分析二]：氢氧燃料电池（以氢氧化钠溶液做电解液）的电极反应。负极：2H2－4e－+4OH—=4H2O正极：O2+4e－+2H2O=4OH－总反应式：2H2+O2=2H2O化学电源3、燃料电池：[分析三]：乙醇（C2H6O）—稀硫酸燃料电池。负极：C2H6O－12e－+3H2O=2CO2+12H+正极：3O2+12e－+12H+=6H2O总反应式C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O化学电源3、燃料电池：[分析四]：乙醇（C2H6O）—氢氧化钠溶液燃料电池。负极：C2H6O－12e－+16OH－=2CO32－ +11H2O正极：3O2+12e－+6H2O=12OH－总反应式：C2H6O+3O2+4NaOH=2Na2CO3+5H2O化学电源总结规律书写电极反应式时注意：酸溶液中不出现OH—；碱溶液中不出现H+；燃料电池中：碳元素在酸溶液中变成CO2；在碱溶液中变成CO32—；水溶液中不出现O2—；[例题]据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车已在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是(　　 ) A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－ B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变 C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2=2H2O D．该电池工作时每消耗1 mol O2，有2 mol电子转移 课堂练习D[例题]：某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2＝2H2O，下列有关说法正确的是（ ） A．电子通过外电路从b极流向a极 B．b极上的电极反应式为： O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ C．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2 D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极 课堂练习D正、负极的判断方法1、根据电极的活泼性：活泼金属做负极，不活泼金属（或碳棒）做正极。2、根据电子运动方向：电子流出为负极，电子流入为正极。3、根据电流方向：电流流出为正极，电流流入为负极。4、根据离子运动方向：阳离子向正极运动，阴离子向负极运动。5、根据电极反应：发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极。6、根据电极质量变化：质量减小为负极，质量增大为正极。7、根据反应物的类型：通入还原剂的为负极，通入氧化剂的为正极。8、根据两极的产物：生成氢气的为正极。几种特殊的原电池（1）谁为负极？谁为正极？（2）总反应式：2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－+3H2（3）电极反应：负极：2Al－6e－+8OH－=2AlO2－+4H2O正极：6H2O+6e－=3H2 +6OH－几种特殊的原电池（1）谁为负极？谁为正极？（2）总反应式：Cu+4H++2NO3－=Cu2++2NO2+2H2O（3）电极反应：负极：Cu－2e－=Cu2+正极：2NO3－+2e－+4H+ =2NO2+2H2O