化学能与电能(动画)

病例分析一位年轻的化学家来看望格林太太，并为格林太太揭开了病因。化学家发现了什么？你能为格林太太开个药方吗？第二章化学反应与能量第二节化学能与电能（第一课时）2001年我国发电总量构成图化学能热能机械能电能燃烧蒸汽发电机火力发电的原理化学本质分析氧化还原反应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、体系能量变化利弊分析利：化学能转化为电能，社会应用最广泛、使用最方便。弊：温室效应；导致酸雨；废料废水；煤储量有限，不可再生；能量转换效率低。a、改进火力发电效能直接将化学能转化为电能，减少中间环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便、环保。b、研究新的发电方式改进分析稀硫酸ZnCu将一Zn片、Cu片平行插入稀硫酸中，有什么现象？写出有关反应的离子方程式。Zn+2H+=Zn2++H2稀硫酸将Zn片、Cu片上端连接插入稀硫酸中，有什么现象？Cu片上有气体逸出稀硫酸ZnCu将Cu和Zn以导线连接起来，并在导线中间添加一电流表，然后将其放入稀硫酸中。又会观察到什么实验现象呢？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)锌片不断溶解稀硫酸ZnCuH+SO42-SO42-H+H+H+e-e-e-e-稀硫酸ZnCuZn2+e-e-H+H+ZnCuZn2+e-e-H+H+Zn－2e-=Zn2+总反应：2H++2e-=H2↑Zn+2H+=Zn2++H2↑锌片：氧化反应实验装置中的化学反应：铜片：还原反应一、原电池1、定义:把化学能转变为电能的装置.AZnCuSO42－H+H+现象(1)电流表指针没有偏转ZnZn把实验探究三中的铜片换成锌片，使两个电极材料相同，会观察到什么实验现象呢？(2)锌片上有气体逸出，且锌片不断溶解75%酒精ZnCu现象电流表指针没有偏转把实验探究三烧杯里的硫酸换成75%酒精，实验现象会是怎样的呢？稀硫酸ZnCu现象电流表指针没有偏转实验探究三中把串联着电流表的锌片与铜片分别放到两支盛有稀硫酸的烧杯里，实验现象会是怎样的呢？2、归纳总结原电池的构成条件：(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(4)自发的氧化还原反应练习1：下列图片可构成原电池的是稀硫酸CuCu（A）（B）稀硫酸ZnC稀硫酸ZnZn（C）硫酸铜溶液ZnCu酒精ZnCu（D）（E）稀硫酸稀硫酸CuZn（G）（F）稀硫酸ZnCu3、原电池中电极的名称电子流入的电极，通常是不活泼金属或石墨电极。该级上发生还原反应。电子流出的电极，通常是活泼金属。该级上发生氧化反应。正极：负极：（氧化反应）（还原反应）Zn片：Zn－2e-=Zn2+Cu片：2H++2e-=H2↑（铜片在这里起传导电子的作用）(1)电极反应式：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑电极反应总式：Zn+2H+==Zn2++H2↑2e-4工作原理(Zn－Cu－H2SO4原电池)：“负极出电子，电子回正极”(2)、原电池化学反应本质：氧化还原反应外电路：电子由负极流向正极，电流由正极流向负极内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极，e－(3)电荷流向电流流向：负极正极由于金与铁（钢的主要成分）是活动性不同的两种金属，唾液中含有电解质，故构成了原电池，产生了微小的电流，使得格林太太头痛，因此必须换掉其中的一颗假牙。你找到格林太太的病因了吗？你能为她开一个药方吗？5、原电池中电极反应式的书写：电子流入的电极，通常是不活泼金属或石墨电极。该级上发生还原反应。表示正极反应的式子叫做正极反应式。电子流出的电极，通常是活泼金属。该级上发生氧化反应。表示负极反应的式子叫做负极反应式。正极：负极：电池中的整个氧化还原反应，它是两个电极反应式之和。电池的总反应式：Cu-Zn原电池正负极的判定及有关化学反应式：负极：正极：总反应式：（氧化反应）（还原反应）锌片:铜片:Zn－2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑Zn+2H+=Zn2++H2↑写出电极反应式和总反应式CuCl2ZnC正极：负极：(C)(Zn)Zn－2e-=Zn2+（氧化反应）Cu2++2e-=Cu（还原反应）总反应：Zn+Cu2+=Zn2++CuAgNO3FeCu正极：负极：(Cu)(Fe)2Ag++2e-=Ag（还原反应）总反应：Fe+2Ag+=Fe2++2AgFe－2e-=Fe2+（氧化反应）练习2：下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是哪个？写出电极反应及总反应。6、原电池的正负极的判断方法微观判断（根据电子流动方向）电子流出的极电子流入的极——负极——正极较活泼的电极材料较不活泼的电极材料质量增加的电极工作后质量减少的电极——负极——正极——正极——负极工作后，有气泡冒出的电极为正极发生氧化反应的极发生还原反应的极宏观判断：①根据电极材料②根据原电池电极发生的反应③根据电极增重还是减重④根据电极有气泡冒出：——负极——正极指出下列原电池的正负极.正极：负极：H2SO4MgAlNaOHMgAl浓HNO3AlCu判断下列原电池的正负极？AlMgMgAlAlCu(金属活泼性)(Mg不与NaOH反应)(Al发生钝化)二．原电池原理的应用(1)加快氧化还原反应速率如实验室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。(2)比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。例如有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性A＞B。1.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．cab.dD．bdca练习B(3)设计原电池在设计原电池时，若给出的是离子反应方程式，如：2Fe3+＋Cu==Cu2+＋2Fe2＋1、电解液：硫酸铁、氯化铁、硝酸铁等可溶性铜盐溶液2、电极材料：负极：铜正极：石墨或比铜不活泼的其他金属3、电极反应式负极：Cu-2e-=Cu2+正极：2Fe3++2e-=2Fe2+三、常见的化学电池1.干电池(一次性电池)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.电极方程式：负极(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋正极(C)：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O(1)锌锰干电池缺点：使用寿命短，易泄露锌-锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质泄露出来，对电器腐蚀。为了防止泄露，在外壳套上金属筒或塑料筒，制成防漏电池。为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质换成湿的，制成了电池。P42【思考与交流】为什么锌锰干电池放置过久会失效？NH4ClKOH碱性锌锰负极：Zn+OH-–2e-==Zn(OH)22）碱性干电池碱性电池是个人音响、照相机等地首选电源。碱性电池电解液:酸性NH4Cl→碱性KOH（离子导电性更好）负极：锌片→锌粉（反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高）优点：能量储存时间有所提高，不易泄露负极（Zn）：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2正极（MnO2）：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-电解质：KOH总反应：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)2．下列有关电池叙述正确的是A．水果电池是高效环保的家用电池B．锌锰干电池是一种常用的二次电池C．锌锰干电池碳棒是负极，锌片是正极D．锌锰干电池工作一段时间后锌外壳逐渐变薄D2、充电电池（二次电池）充电电池：氧化还原反应在充电时可以逆向进行。手机专用电池摄像机专用电池笔记本电脑专用电池化学能放电充电电能用途：目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池，它还广泛用于国防、生产、生活等领域。（1）铅蓄电池特点：铅蓄电池的电压稳定，使用方便安全可靠，可再次充电使用。铅蓄电池铅蓄电池负极？（Pb)正极？总反应：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电电解质？Pb+SO42--2e-＝PbSO4(PbO2)PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2OH2SO42）镍镉充电电池：负极：正极：电解质：优缺点：应用：CdNiO(OH)KOH具有残留性记忆，可重复使用500次以上，体积小；但镉有致癌作用,如不回收，会产生严重污染广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等镍镉电池镉有致癌作用，有被镍氢电池取代的趋势。锂电池（有机溶剂电解液）负极：Li-e-=Li+正极：其他导体发展中的电池特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。锂电池是新一代可充电的绿色电池。用途：现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机、手表、心脏起搏器等低功耗电器的主流。笔记本电脑专用电池电池中含有大量的重金属如锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节纽扣电池能污染60万升水；一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值。若将废旧电池混入生活垃圾一起填埋，渗出的重金属物质就会渗透土壤、污染地下水，进而进入鱼类、农作物等，破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康，有的还能致癌。所以我们不要乱扔电池，要及时回收。废旧电池的回收利用3、燃料电池——高效、环境友好的化学电池1）H2和O2的燃料电池2）CH4和O2的燃料电池小型高性能燃料电池氢氧燃料电池工作原理：总反应：2H2+O2=2H2O与其它电池区别：反应物不是储存在电池内。用途：航天、军事通讯、电视中继站等领域燃料电池H2O2负极H2：2H2-4e-=4H+正极O2：O2+2H2O+4e-=4OH-H+OH-H2O介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O酸性（H2SO4）负极正极碱性（KOH）（记这个）负极正极2H2-4e-=4H+O2+4e-+4H+=4H2O2H2-4e-+4OH-=4H2OO2+4e-+2H2O=4OH-*氢氧燃料电池的电极反应一定要会判断：酸性有H+(肯定没OH-）；碱性有OH-(肯定没H+）⑵甲烷氧气燃料电池该电池用铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气负极：正极：放电总反应式：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O3.下列电池中不属于二次电池的是()A.碱性锌锰电池B.铅蓄电池C.镍镉电池D.锂离子电池4.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BA5.据报道，锌电池可能取代目前广泛应用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为：2Zn+O2＝2ZnO，原料为锌粒.电解质和空气，则下列叙述正确的是()A.锌为正极，空气进入负极反应B.负极反应为Zn－2e-＝Zn2+C.正极发生氧化反应D.电解液肯定不是强酸BD6.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,下列说法正确的是（）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+B8．下列化学电池不易造成环境污染的是A．氢氧燃料电池B．锌锰电池C．镍镉电池D．铅蓄电池A9：1969年美国“阿波罗11号”登月成功。飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。1、a是