高中化学必修二.ppt
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1、第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学Thats one small step for man,one giant leap for mankind.(对于一个人来说,这只是一小步;可对人类而言,对于一个人来说,这只是一小步;可对人类而言,这却是巨人的一跃。这却是巨人的一跃。)1969年年7月月20日内尔日内尔阿姆斯特阿姆斯特朗第一次登上月球时如是说。美国朗第一次登上月球时如是说。美国“卧薪尝胆卧薪尝胆”十年,终十年,终于实现
2、了于实现了“巨人的一跃巨人的一跃”。可是,你知道吗?要把。可是,你知道吗?要把1 kg重重的物体从地球送到月球,需要的物体从地球送到月球,需要500 kg的推动力。动力从何的推动力。动力从何而来?飞船内部用什么作电源?宇航员的饮用水从何而来而来?飞船内部用什么作电源?宇航员的饮用水从何而来?第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学随着阿波罗登月的成功,燃料电池的名声大振随着阿波罗登月的成功,燃料电池的名声大振从从登月开始,航天飞机飞行都是采用这种既能发电又能供水登月开始,航天飞机飞行都是采用这种既能发电又能供水的新型化学电源。的新型化学电源。第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能
3、量人教版化学第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学梳理导引梳理导引1普通锌锰干电池普通锌锰干电池电电池池组组成成为为:_做做负负极极;位位于于中中央央的的顶顶盖盖有有铜铜帽帽的的_做做正正极极;石石墨墨周周围围填填充充ZnCl2、NH4Cl和和淀淀粉粉糊糊作作电电解解质质,同同时时填填有有MnO2黑黑色色粉粉末末作作去去极极剂,负极电极反应剂,负极电极反应_。第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学2铅铅酸可充酸可充电电电电池池(1)电电池池组组成成为为:_作作负负极极;_作正极;作正极;浓浓硫酸作硫酸作电电解解质质溶液。溶液。(2)电电极反极反应应(放放电电)负负极
4、极:_;正正极极:_;电电池池总总反反应为应为_。第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学3氢氢氧燃料氧燃料电电池池(1)氢氢氧氧燃燃料料电电池池是是以以_为为燃燃料料,_为为氧化氧化剂剂,铂铂作作电电极。极。(2)电电极反极反应应碱式碱式氢氢氧燃料氧燃料电电池:以池:以KOH溶液溶液为电为电解解质质;负负极:极:_;正极:正极:_;第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学酸式酸式氢氢氧燃料氧燃料电电池:以池:以H2SO4溶液溶液为电为电解解质质;负负极:极:_;正极:正极:_。(3)以以 上上 两两 种种 氢氢 氧氧 燃燃 料料 电电 池池 总总 反反 应应 都都 是
5、是:_。第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学答案:答案:1.锌片碳棒锌片碳棒ZnZn22e2(1)PbPbO2(2)PbSOPbSO42ePbO24H2ePbSO42H2OPbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O3(1)氢气氧气氢气氧气(2)2H24OH4H2O4eO22H2O4e=4OH2H24H4eO24H4e2H2O(3)2H2O2=2H2O第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学问题探究问题探究1你认为如何根据电极的特点把化学电池进行分类?你认为如何根据电极的特点把化学电池进行分类?提提示示:电电极极材材料料的的特特点点决决定定了了电电极极在在电电极极
6、反反应应中中是是否否发发生生变变化化,从从而而可可把把化化学学电电池池进进行行分分类类。根根据据电电极极的的特特点点可可把把化化学学电电池池分分类类为为:(1)活活泼泼金金属属作作负负极极,被被腐腐蚀蚀或或消消耗耗,发发生生氧氧化化反反应应,如如CuZn原原电电池池。(2)两两极极都都参参加加反反应应的的原原电电池池,如如蓄蓄电电池池。(3)两两电电极极材材料料均均为为惰惰性性电电极极,电电极极本本身身不不发发生生反反应应,而而是是由由引引入入到到电电极极上上的的物物质质发发生生反反应应,如如燃料电池。燃料电池。第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学2你如何理解原电池原理的实际应
7、用?请举例说明。你如何理解原电池原理的实际应用?请举例说明。提示:提示:原电池原理的实际应用可以理解为:原电池原理的实际应用可以理解为:(1)加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率如如实实验验室室用用Zn和和稀稀H2SO4反反应应制制H2,常常用用粗粗锌锌,它它产产生生H2的的速速率率快快。因因为为粗粗锌锌中中的的杂杂质质锌锌、稀稀H2SO4溶溶液液形形成成原电池,加快了锌的腐蚀,使产生原电池,加快了锌的腐蚀,使产生H2的速率加快。的速率加快。第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学(2)比较金属的活动性强弱比较金属的活动性强弱如如把把两两种种金金属属Zn和和Cu用用导导线线
8、连连接接后后,插插入入到到稀稀H2SO4溶溶液液中中,能能观观察察到到Zn极极溶溶解解,Cu极极上上有有气气泡泡产产生生,根根据据观观察察到到的的现现象象可可以以判判断断出出Zn极极是是负负极极,Cu极极是是正正极极。由由原原电电池池原原理理,可可知知金金属属的的活活动动性性ZnCu,即即原原电电池池中中,活活动动性性强的金属为负极,活动性弱的金属为正极。强的金属为负极,活动性弱的金属为正极。设计原电池设计原电池第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学如如利利用用反反应应Cu2Zn=Zn2Cu的的氧氧化化还还原原反反应应可可以以设设计计原原电电池池,由由反反应应式式可可知知:Zn失
9、失去去电电子子,作作负负极极;Cu2在在正正极极上上得得到到电电子子,作作电电解解质质溶溶液液;正正极极为为活活泼泼性性比比Zn弱弱的的金金属属或或导导电电的的非非金金属属等等。所所设设计计的的原原电电池池的的电电极极反反应式为:应式为:负极:负极:Zn2e=Zn2(氧化反应氧化反应)正极:正极:Cu22e=Cu(还原反应还原反应)第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学细细品教材品教材1干电池干电池最最早早使使用用的的干干电电池池是是锌锌锰锰干干电电池池。其其组组成成和和结结构构如如下下:负负极极是是锌锌制制筒筒形形外外壳壳、正
10、正极极是是位位于于中中央央顶顶盖盖有有铜铜帽帽的的石石墨墨,在在石石墨墨周周围围填填充充ZnCl2、NH4Cl和和淀淀粉粉糊糊作作电电解解质质,还还填填有有黑黑色色MnO2粉粉末末作作去去极极剂剂(吸吸收收正正极极放放出出的的H2、防防止止产产生生极极化化现现象象)。它它是是一一种种一一次次性性电电池池。“干干电电池池”电电压压一一般般为为1.5 V,不能充,不能充电电。第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学特特点点:一一次次性性电电池池,放放完完电电后后不不能能再再使使用用,
11、内内部部氧氧化还原反应不可逆。化还原反应不可逆。用用KOH代替代替NH4Cl能提高性能,延长寿命。能提高性能,延长寿命。用用途途:录录音音机机、闪闪光光灯灯、手手电电筒筒、电电动动玩玩具具、袖袖珍珍电电视机以及电视、空调摇控器等。视机以及电视、空调摇控器等。第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学说明:说明:我们日常所用的普通干电池,主要有酸性锌锰我们日常所用的普通干电池,主要有酸性锌锰电池和碱性锌锰电池两类,它们都含有汞、锰、镉、铅、电池和碱性锌锰电池两类,它们都含有汞、锰、镉、铅、锌等。重金属对环境造成严重污染,威胁着人类的健康。锌等。重金属对环境造成严重污染,威胁着人类的健康
12、。为了防止污染和资源浪费,必须对废旧电池加以回收再利为了防止污染和资源浪费,必须对废旧电池加以回收再利用。用。第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学2充电电池充电电池(1)充充电电电电池的特点池的特点充充电电电电池池又又称称蓄蓄电电池池,它它在在放放电电时时所所进进行行的的氧氧化化还还原原反反应应,在在充充电电时时可可以以使使电电能能转转化化为为化化学学能能(一一般般通通过过充充电电器器将将交交流流电电转转变变为为直直流流电电进进行行充充电电),使使电电池池恢恢复复到到放放电电前前的的状状态态。这这样样可可以以实实现现电电能能与与化化学学能能的的相相互互转转化化,放放电电时时,化
13、学能化学能转变为电转变为电能;充能;充电时电时,再由,再由电电能能转变为转变为化学能。化学能。第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学(2)几种常几种常见见的充的充电电电电池池铅铅蓄蓄电电池池最最早早使使用用的的充充电电电电池池是是铅铅蓄蓄电电池池。其其正正极极是是PbO2,负负极是极是Pb,电电解解质质溶液是溶液是H2SO4。由由于于铅铅蓄蓄电电池池的的电电压压稳稳定定,使使用用方方便便、安安全全、可可靠靠,又又可可以以循循环环使使用用,因因此此目目前前汽汽车车上上使使用用的的电电瓶瓶大大多多仍仍是是铅铅蓄蓄电电池池。另另外外,铅铅蓄蓄电电池池还还广广泛泛用用于于国国防防、科科研
14、研、生生产产、生活等生活等领领域。域。第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学负负极极(Pb):PbSO2e=PbSO4正正 极极(PbO2):PbO2 4H SO 2e=PbSO42H2O总总反反应应式:式:PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学提提示示:多多次次使使用用,放放完完电电后后可可再再充充电电使使用用。内内部部氧氧化还原在放电、充电化还原在放电、充电“可逆可逆”进行。进行。镍镍镉镉电电池池寿寿命命较较铅铅蓄蓄电电池池长长,但但镉镉是是致致癌癌物物,镍镍镉镉污染环境。污染环境。锂离子电池质量轻,污染少,被称为绿
15、色电池。锂离子电池质量轻,污染少,被称为绿色电池。用途:用途:铅蓄电池用于汽车的电瓶。铅蓄电池用于汽车的电瓶。镍镍镉镉电电池池广广泛泛用用于于收收录录机机、无无线线对对讲讲机机、电电子子闪闪光光灯、电动剃须刀等。灯、电动剃须刀等。锂离子电池用于笔记本电脑、移动电话、摄像机等。锂离子电池用于笔记本电脑、移动电话、摄像机等。第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学3燃料电池燃料电池燃燃料料电电池池也也是是一一种种高高效效、对对环环境境友友好好的的电电池池。能能量量转转化化率率理理论论上上可可高高达达85%90%。现现已已达达到到40%60%。可可用用CH4、H2等等为为原原料料。燃燃料
16、料电电池池与与干干电电池池或或蓄蓄电电池池的的主主要要差差别别在在于于反反应应物物不不是是储储存存在在电电池池内内部部,而而是是用用外外加加设设备备源源源不断地提供燃料和氧化源不断地提供燃料和氧化剂剂,使反,使反应应能能连续进连续进行。行。第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学负负极:极:2H24OH4e=4H2O正极:正极:O22H2O4e=4OH总总反反应应式:式:2H2O2=2H2O特点:特点:能量能量转转化率高,理化率高,理论论上可高达上可高达85%90%;无无污污染;染;燃料燃料储储存在外加存在外加设备设备。用途:航天、航海。用途:航天、航海。第二章第二章 化学反应与能
17、量化学反应与能量人教版化学第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学A锌为锌为正极,碳正极,碳为负为负极极B锌为负锌为负极,碳极,碳为为正极正极C工作工作时时,电电子由碳极子由碳极经过电经过电路流向路流向锌锌极极D长长时时间间连连续续使使用用时时,内内装装糊糊状状物物可可能能流流出出腐腐蚀蚀用用电电器器第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学【解解析析】根根据据原原电电池池的的工工作作原原理理及及正正负负极极的的判判断断方方法分析。法分析。由由负负极极失失电电子子发发生生氧氧化化反反应应,正正极极得得电电子子发发生生还还原原反反应应或或根根据据原原电电池池形形成成的的条条
18、件件,相相对对活活泼泼(指指金金属属性性)的的一一极极为为负负极极,相相对对不不活活泼泼的的一一极极为为正正极极可可判判断断出出选选项项B正正确确,A不不正正确确。在在外外电电路路,电电子子从从负负极极流流向向正正极极,故故选选项项C不不正正确确。长长时时间间连连续续使使用用该该原原电电池池,由由于于锌锌皮皮慢慢慢慢溶溶解解而而破破损损,且且MnO2不不断断吸吸收收H2而而生生成成H2O,糊糊状状物物也也越越来来越越稀稀,故故其其很可能流出腐蚀用电器,选项很可能流出腐蚀用电器,选项D正确。正确。【答案】【答案】B、D第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量人教版化学【例例2】如如图图为为氢氢
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