化学能与电能

活不下去1、电流的形成条件是什么？两者有何联系？电流的形成原因是电子的定向移动2、氧化还原反应的本质是什么？氧化还原反应的本质是电子发生转移阅读教材39-40页回答下列问题1、何为一次能源、二次能源？2、电能是一次能源还是二次能源？3、根据2001年我国发电总量构成图，我国（）发电居于首位。4、火力发电的原理是什么？其关键是什么？2018年发电比例示意图1,火力发电原理及过程燃烧蒸汽发电机化学能热能机械能电能一、化学能与电能的相互转化2、火力发电的化学深层本质分析燃烧氧化还原反应氧化剂与还原剂之间发生电子的转移火力发电将化学能经一系列能量转化为电能旧键断裂和新键形成、体系能量变化过程关键本质本质引起一、化学能转化为电能化学能（燃料）热能机械能电能燃烧蒸汽发电机（蒸汽轮机）（3）存在的问题：经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低；环境污染严重。（1）能量转换：1.火力发电（2）关键：燃烧是使化学能转变成电能的关键。燃烧的本质是氧化还原反应，而氧化还原反应的本质是电子转移。化学能电能一步到位？如何将化学能直接转化为电能，进而提高资源的利用率呢？思考化学能电能？ZnCu实验一：把一块锌片和一块铜片分别插入乘有稀硫酸的烧杯中，观察实验现象实验现象：锌片上有气泡产生，铜片上没有实验现象：锌片上有气泡产生而铜片上没有实验二：把一块锌片和一块铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察实验现象稀硫酸ZnCu稀硫酸ZnCu现象(1)电流表指针有偏转(2)铜片上有气泡产生(3)锌片不断溶解一、原电池1、原电池：2、工作原理：氧化还原反应把化学能转化为电能的装置。第二节化学能与电能AZnCuSO42－H+H+正极负极e－稀硫酸ZnCuZn2+e-e-H+H+17Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应还原剂失去的电子从锌极流出流入铜极.经外电路Zn2+H+SO42-电流方向原电池工作原理原电池工作原理：实现了由化学能到电能的转化。3、正、负极：电子流入的电极，通常是不活泼金属或石墨电极现象：有气泡产生或质量增加作用：导电电子流出的电极，通常是活泼金属现象：质量减小或溶解作用：提供电子正极：负极：ZnCuZn2+e-e-H+H+－+Zn－2e-=Zn2+总反应：2H++2e-=H2↑Zn+2H+=Zn2++H2↑（氧化反应）（还原反应）锌片：铜片：Cu-Zn原电池：负极：正极：不可实验探究:形成原电池的条件结论：有两种活动性不同的金属作电极实验探究:形成原电池的条件有两种活泼性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极其中:较活泼的金属作负极较不活泼的金属、石墨等作正极可以结论：实验探究:形成原电池的条件结论：整个装置构成闭合电路不可实验探究:形成原电池的条件结论：电极材料均浸入的是电解质溶液不可实验探究:形成原电池的条件结论：一个自发进行的氧化还原反应u不可原电池的形成条件：两极一液一连线①两种活泼性不同的金属（或其中一种为能导电的非金属，如“碳棒”）作电极其中较活泼金属为负极。较不活泼金属（或非金属）为正极（正极一般不参与电极反应，只起导电作用）；特殊AI-Mg-NaOH是Al作负极Fe-Cu-HNO3（浓）是Cu作负极②电解质溶液③形成闭合回路④能自发地发生氧化还原反应酒精、蔗糖、四氯化碳不行①原电池的电极电极电极材料反应类型电子流动方向负极较活泼金属氧化反应电子流出（流向正极）的一极正极较不活泼金属还原反应电子流入（来自负极）的一极判断原电池正、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：电子流出的一极是负极，电子流进的一极是正极4、根据原电池两极发生的变化来判断：发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极5、电极反应现象：不断溶解，质量减少为负极；有气体产生,或质量增加或不变为正极3、根据内电路离子移动的方向判断：阳离子移向的一极为正极，阴离子移向的为负极练习：X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序是：＞＞。YXZAAAAAAZnCuFeC(石墨)ZnCuZnZnFeCuSiC(石墨)稀H2SO4CuSO4溶液稀H2SO4稀H2SO4ABCDZnCuA稀H2SO4酒精稀H2SO4EFGH√√√×××××1.2.某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()A.MgB.FeC.AlD.CuB3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的PH()A.不B.先变大后变小C逐渐变大D.逐渐变小C4.如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组（）A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液ACABD5.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．abcdB．acdbC．cabdD．bdcaB.原电池原理的应用(1)比较金属活泼性(2)加快氧化还原反应速度(3)设计原电池负极:活泼性较强正极:活泼性较弱如实验室用Zn与稀硫酸反应制H2时a.用粗Zn代替纯Znb.向稀硫酸中滴加CuSO4溶液如利用反应Fe+CuSO4=FeSO4+Cu设计原电池FeCCuSO4（4）保护金属设备．通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分，装有一定数量的锌块，请解释原因。思考题原因：轮船的船身一般是用铁做的，装上锌块后，铁跟锌形成原电池，此时锌作为负极发生氧化反应溶掉，而铁作为正极被保护起来不受腐蚀。本节课你学到了什么？1、Cu-Zn原电池：负极：正极：总反应：（氧化反应）（还原反应）锌片铜片Zn－2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑Zn+2H+=Zn2++H2↑原电池的电极电极电极材料反应类型电子流动方向负极较活泼金属氧化反应电子流出（流向正极）的一极正极较不活泼金属还原反应电子流入（来自负极）的一极原电池：把化学能转化成电能的装置原电池的构成条件：(1)活泼性不同的两种金属(或金属与非金属导体)做电极(3)形成闭合回路(2)电解质溶液前提条件：自发的氧化还原反应0本节课你学到了什么？39化学电池一次性电池：如干电池二次电池（可充电电池）：铅蓄电池等燃料电池：氢氧燃料电池二.发展中的化学电源干电池碱性电池（1）干电池结构及电极反应原理（1）干电池结构及电极反应原理阅读课本p42，填空：①最早使用的化学电池是；②该电池的正、负极分别是；③电流的方向是；④此类电池的基本电极反应：正极：2NH4++2e-=2NH3+H2负极：；由此知，总反应是：。锌锰电池石墨棒、Zn石墨棒→ZnZn–2e-=Zn2+2NH4++Zn=2NH3+H2+Zn2+（2）充电电池结构及电极反应原理阅读课本p43，填空：①充电电池又称，最早使用的充电电池是，放电时，化学能转变为电能；在充电时，能量的转化关系是②该电池在放电的电极反应：总反应：PbO2+Pb+4H++2SO42-⇌2PbSO4+2H2O正极材料：；负极材料：。放电充电二次电池铅蓄电池电能→化学能Pb→PbO2PbO2Pb③电子的流向是；（3）其他充电电池概述阅读课本p43，填空：①镍镉电池以为正极，为负极，以作为填充电解质。②锂离子电池是新一代的可充电绿色电池，它的优点有：。高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。CdNiO(OH)KOH用途：电脑、手表、心脏起搏器等氢氧燃料电池结构（4）高考的宠儿——新型燃料电池2H2+O2==2H2O4e-反应原理⑴氢氧燃料电池负极：2H2–4e-=4H+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-——燃料燃烧工作原理电极:Pt制作的惰性电极电解质溶液:KOH溶液46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二、发展中的化学电源47使用燃料电池的汽车二、发展中的化学电源小结:①燃料电池的能量转化率很高，氢氧燃料电池除能量转化率高外还可持续使用，不污染环境。②一般的可燃物均可与O2组成燃料电池，如H2、CO、CH4、乙醇等。③燃料电池一般以碱性介质作电解液，也可用酸性介质作电解液，二者电极上应式是有区别的。如甲烷-氧燃料电池在酸性介质中的电极反应为：负极：CH4+2H2O-8e-＝CO2+8H+正极：2O2+8H++8e-＝4H2O总反应式为：CH4+2O2＝CO2+2H2O49其他电池空气电池二、发展中的化学电源50废电池对环境的危害•电池中含有汞、镉、铅等有毒金属。随意丢弃废电池会对环境造成严重的污染。上世纪50年代，震惊世界的日本“水俣病”就是因汞中毒引起的。二、发展中的化学电源51减少污染节约资源二、发展中的化学电源521、随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（）A．利用电池外壳的金属材料B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D．回收其中石墨电极B二、发展中的化学电源2020/2/5532、某原电池总反应的离子方程式为2Fe3++Fe==3Fe2+，不能实现该反应的原电池是（）A．正极为Cu、负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液B．正极为C、负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液C．正极为Fe、负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液D．正极为Ag、负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液CD二、发展中的化学电源3、将纯锌片和纯铜片按下图所示插入相同浓度的稀硫酸中一段时间，下列叙述正确的是（）A、两烧杯中铜片表面均无气泡产生B、甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C、两烧杯中溶液的酸性均会减弱D、产生气泡的速度甲比乙慢C课后参考资料Ⅰ.干电池(一次电池)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。负极(Zn):Zn-2e-＝Zn2+正极(C):2NH4++2e-＝2NH3+H2H2+2MnO2＝Mn2O3+H2O去氢4NH3+Zn2+＝[Zn(NH3)4]2+去氨电极方程式：二、发展中的化学电源锌－锰干电池电极：Pb为负极；PbO2为正极.电解液:30%的H2SO4溶液电极反应式:负极(Pb)：Pb+SO42-2e-＝PbSO4正极(PbO2)：PbO2+4H+SO42-+2e＝PbSO4+2H2O总电池反应:PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4↓+2H2OⅡ.铅蓄电池(二次电池)(1.25～1.28g/cm-3)课堂练习:1.铅蓄电池(原电池)的电极分别是PbO2和Pb,电解质溶液为稀硫酸溶液,工作时原电池的总反应是:PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O.根据上述反应,判断:1)原电池的负极是(填电极材料)_______2)工作时蓄电池负极反应式为___________3)工作时蓄电池里电解质溶液的PH变化:______电极:Zn为负极，Ag2O为正极电解液:KOH溶液电极反应式:负极:Zn+2OH--2e-＝ZnO+H2O正极:Ag2O+H2O+2e-＝2Ag+2OH-总反应式:Zn+Ag2O＝2Ag+ZnO拓展创新银锌电池Ⅲ.高能电池(银锌电池、锂电池)电极:Pt制作的惰性电极电解质溶液:KOH溶液负极:2H2-4e-+4OH-＝4H2O正极:O2+2H2O+4e-＝4OH-总反应：2H2+O2＝2H2O拓展创新氢氧燃料电池若为酸性介质，试写出电极反应式？思考:负极：2H2-4e-＝4H+正极:O2+4H++4e-＝2H2OⅣ.新型燃料电池(氢