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第二节化学能与电能蒸汽电能水能风能石油天然气原煤二次能源二次能源2001年我国发电总量构成图一.化学能转化为电能燃烧反应是否是氧化还原反应？氧化还原反应的本质又是什么？燃烧反应是氧化还原反应，氧化还原反应的本质是氧化剂与还原剂之间发生电子的转移，引起化学键的重新结合，伴随体系能量的变化。能否将化学能直接转化为电能？分别把锌片和铜片插入到稀H2SO4中,观察现象。锌片上有气泡,铜片上没有气泡Zn+2H+＝Zn2++H2↑【实验一】再用导线把锌片和铜片连接起来，观察铜片上有无气泡产生？在导线中间接入一个电流表，观察电流表的指针是否偏转?A铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，电流表的指针发生偏转。导线中有电流通过电子流动.【实验二】[实验现象]：[实验结论]：原电池“负极出电子，电子回正极”2、变化:活泼金属→发生氧化反应→向外线路提供电子→原电池的负极；不活泼金属（或石墨）→发生还原反应→接受外线路提供的电子→原电池的正极。1、定义:把化学能转变为电能的装置.必发生失电子的氧化反应必发生得电子的还原反应原电池电极材料现象电子得失电极反应原电池的电极Zn片Cu片总的离子反应方程式失得Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑负极正极Zn+2H+＝Zn2++H2↑有气体产生Zn片溶解3）电子流动的方向如何？电子由锌片经导线流向铜片4）电流的方向如何？电流由铜片经导线流向锌片5）硫酸溶液中的阴、阳离子应该怎样运动？为什么？H+向Cu片定向移动；SO42-向Zn片定向移动；保证电解质溶液中“电荷守恒”。1）电流计指针为什么会发生偏转？2)锌片的质量有无变化？溶液中C(H+)如何变化？外电路：电子由负极→正极，电流由正极→负极。内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极；e－电子流向、电流流向：负极正极小结1）两种活泼性不同的金属(或导电非金属)作电极。3）两极相连形成闭合回路。2）电极材料均插到电解质溶液。（负极在电解质溶液中能够输出电子。）4）有自发进行的氧化还原反应3、原电池的构成条件判断原电池正、负极的方法1、由组成原电池的两极材料判断：一般是活泼的金属为负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极2、根据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。3、根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。【思考与讨论】请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。1、电解液：。2、电极材料：正极，负极。3、电极反应式：负极:.正极:.1、电解液：硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液2、电极材料：负极：铁，正极：铜、石墨或比铁不活泼的其他金属Fe－2e-=Fe2+Cu2++2e-=Cu练习⒈判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(∨)2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑⑤④(∨)(∨)负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO4⑦⑥(×)(∨)负极：正极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu⑧⑨(×)(∨)负极：正极：总反应：Fe－2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑或Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑2.如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是3.试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池⑴.Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag⑵.2Fe3++Fe=3Fe2+(D)(Zn∣AgNO3∣C)(Fe∣Fe2(SO4)3∣C)A.铁圈和银圈左右摇摆不定B.保持平衡状态；C.铁圈向下倾斜；D.银圈向下倾斜；设计一套原电池装置若两个电极分别插在两个西红柿上呢？空气电池锂电池二、化学电源干电池锌－锰干电池随着用电器朝着小型化、多功能化发展，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增大，使放电电流大幅度提高。铅蓄电池锂电池锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。新型燃料电池燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池电极:Zn为负极,碳棒为正极电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊另有黑色的MnO2粉末，吸收正极产生的H2，防止产生极化现象。电极方程式：负极(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋正极(C)：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2和H2O等1、锌锰干电池已知：PbSO4难溶于水Pb+PbO2+2H2SO4=====2PbSO4+2H2O负极：Pb+SO42--2e-====PbSO4正极：PbO2+4H++SO42-+2e-====PbSO4+2H2O2、铅蓄电池电极：Pb为负极,PbO2为正极.电解液:30%的H2SO4溶液电极:Pt制作的惰性电极反应原理:a.电解质溶液:KOH溶液负极:正极:总反应：b.电解质溶液:HCl(盐酸)负极:正极:总反应：2H2+4OH－－4e-＝4H2OO2＋2H2O＋4e-＝4OH－2H2＋O2＝2H2O2H2-4e-=4H+O2+4H++4e-=2H2O2H2＋O2＝2H2O3、氢氧燃料电池电极为金属铂，在两极分别通入甲烷和氧气。电解质为KOH电极反应：负极：正极：总反应式:电解质为稀硫酸电极反应：负极：正极：总反应式:CH4－8e-+2H2O=CO2+8H+O2+4H++4e-=2H2OCH4+2O2=CO2+2H2OCH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2OO2+2H2O+4e-=4OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O4、甲烷燃料电池原电池化学能电能氧化还原反应干电池充电电池燃料电池课堂小结1.根据Zn+Cu2+==Zn2++Cu的反应原理设计一个原电池，当Zn为负极时，正极可以选用的金属材料是()A.镁B.石墨C.铝D.铅2.用锌片、铜片和硝酸银溶液组成的原电池，正极上发生的反应是()A.2H++2e-==H2B.Zn-2e-==Zn2+C.2H2O+4e-+O2==4OH-D.Ag++e-==AgDD课堂练习3.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+==Cu+Zn2+，该反应的原电池的正确组成是()A.正极：锌，负极：铜，电解质溶液：氯化铜溶液B.正极：铜，负极：锌，电解质溶液：硫酸C.正极：铜，负极：锌，电解质溶液：硫酸铜溶液D.正极：铁，负极：锌，电解质溶液：氯化铜溶液CD【例】(2010·广东)铜锌原电池工作时，下列叙述正确的是()A．正极反应为Zn－2e－Zn2＋B．电池反应为Zn＋Cu2＋Zn2＋＋CuC．在外电路中，电子从负极流向正极D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液BC