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2014年3月24日水电站直接从自然界取得的能源称为一次能源电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力。火电站一次能源经加工、转换得到的能源称为二次能源2001年我国发电总量构成图火力发电占据绝大部分什么是火力发电？火电站的工作原理如何?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化学能热能机械能电能燃烧蒸汽发电机火力发电的原理分析。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a.我国煤炭资源丰富,廉价方便.b.电能清洁安全,又快捷方便.a.排出大量的温室效应气体.b.有废气可能导致酸雨c.废料废水d.储量有限e.能量转换效率低化学能电能？化学能电能？（看书P35页第二、三段，回答问题）1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转换为电能。2、把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。3、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。4、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，化学物质的选择。5、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。离子方程式思考问题寻找答案你对问题２的想法稀H2SO4ZnCu锌表面有气泡产生，铜表面无明显现象1.反应中，哪种物质失电子，哪种物质得电子演示探究实验现象用导线将锌表面的电子引出来Zn+2H+=Zn2++H2↑２.什么方法可使Zn与H+分开，不让H+直接在Zn表面得电子？原电池实验视频离子方程式思考问题寻找答案组内交流列出想法演示探究实验现象Cu起传导电子的作用。可用电流表测电流及方向。Zn+2H+=Zn2++H2↑稀H2SO4ZnCu大量气泡从铜片逸出，锌片部分溶解1.H+得到的电子是Cu失去的吗？2.在这个过程中Cu起什么作用？3.你怎样才能知道导线中有电子通过？解释实验现象思考问题寻找答案组内交流列出想法演示探究实验现象化学能直接转化为电能1.电子从Zn到H+经历了哪些途径？2.你认为这个过程能量是如何转化的？锌表面无气泡，铜表面有气泡，电流表发生偏转。电子由Zn导线铜片H+定向移动产生电流，故电流表的指针发生偏转AZnCu稀H2SO4[实验现象]：铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，电流表的指针发生偏转。[实验结论]：导线中有电流通过二.化学能直接转化为电能1.原电池的概念、前提将化学能转化为电能的装置概念:2.前提:能自发发生氧化还原反应3.原电池的工作原理能量转变化学反应将化学能直接转化为电能氧化还原反应中电子转移(负极失去电子经过导线定向的流入正极)原电池电极材料电极反应式发生的反应原电池的电极Zn片Cu片总的离子反应方程式Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑Zn+2H+=Zn2++H2↑负极正极还原反应氧化反应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片溶解锌铜原电池原理负极出电子，电子回正极Zn2++负极正极-ZnCu电流表SO42-H+H+e-IH24.原电池化学反应本质：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属（正极）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，电流由负极流向正极e－5.电荷流向电流流向：负极正极6.原电池形成条件：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）。②电解质溶液③形成闭合电路④能自发地发生氧化还原反应两极一液一连线试着说说原电池的构成有什么条件？AZnCuH2SO4AZnCH2SO4AZnCu酒精ZnH2SO4ACuH2SO4**************************************************************************************************************************************************************************AZnZnH2SO4AZnCuHCl①②③④⑤⑥ACCuHCl实验探究AZnCuH2SO4AZnCH2SO4AZnZnH2SO4原电池①②电流表指针是否偏转区别结论偏转两极材料不同有两种活泼性不同的金属（或非金属）作电极不偏转①②实验探究AZnCuH2SO4AZnCu酒精AZnCuHCl原电池③④电流表指针是否偏转区别结论不偏转溶液不同电极材料均插入电解质溶液中偏转③④AZnCuH2SO4实验探究ACCuH2SO4原电池⑤电流表指针是否偏转区别结论⑤不偏转电极材料不同能自发地发生氧化还原反应电流表指针原电池⑥组偏转区别结论不偏转容器不同两极相连形成闭合回路实验探究AZnCuH2SO4ZnH2SO4ACuH2SO4⑥CH2SO4（不可以）（不可以）（可以）（不可以）例2条件一：有活泼性不同的两种金属或非金属（可以）（不可以）形成条件二：电极需插进电解质溶液中；实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）7.如何书写电极反应方程式负极（锌片）：Zn－2e-=Zn2+负极（锌片）：Zn－2e-=Zn2+正极（石墨）：2H++2e-=H2↑正极（铜片）：Cu2++2e-=Cu总反应:Zn+2H+=Zn2++H2↑总反应:Zn+Cu2+=Zn2++Cu电极反应方程式的书写方法负极：较活泼金属（a）电极反应：a-ne-=an+(氧化反应)正极：较不活泼金属或非金属（b）电极反应：Cm++me-=C(还原反应)要求书写时，正负极得失电子数相等。正极电极反应式+负极电极反应式=总反应方程式已知其中两个可以求第三个金属阳离子放电顺序：K+﹤Ca2+﹤Na+﹤Mg2+﹤Al3+﹤(水中氢)H+﹤Zn2+﹤Fe2+﹤Sn2+﹤Pb2+﹤(酸中氢)H+﹤Cu2+﹤Fe3+﹤Hg2+﹤Ag+原电池中电极反应式的书写电化学学习中电极反应式的书写成为学生学习这部分知识的拦路虎，掌握电极反应式的书写规律和技巧是学好电化学的前提。笔者结合多年的教学经验和对近些年高考原题的研究，对电极反应式的书写归纳如下。一、原电池电极反应式的书写（一）原则：负极：失电子，发生氧化反应（一般是负极本身失电子）正极：得电子，发生还原反应（一般是溶液中阳离子在正极上得电子，但也可能是O2在正极上得电子（吸氧腐蚀），或正极本身得电子）总反应式（电池反应）=正极反应式+负极反应式对于可逆电池，一定要看清楚“充电、放电”的方向。放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理。（二）具体分类判断1.第一类原电池：①两个活泼性不同的电极(金属与金属、金属与石墨碳棒、金属与难溶金属氧化物)；②电解质溶液，至少要能与一个电极发生有电子转移的氧化还原反应，一般是置换反应；③两电极插入电解质溶液中且用导线连接。方法：先找出两极相对活泼性，相对活泼的金属作负极，负极失去电子发生氧化反应，形成阳离子进入溶液；较不活泼的金属作正极，溶液中原有的阳离子按氧化性强弱顺序在正极上得到电子还原反应，析出金属或氢气，正极材料不参与反应。如：Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg。但Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al（Mg与NaOH溶液不反应，Al是两性金属，可以与NaOH溶液反应）。再分析进入溶液的微粒能否在电解质环境中存在（得失电子不能同时在同极上发生），不能存在时应考虑其与电解质之间的后续反应。如：Mg、Al在碱性环境中构成的原电池解析：在碱性环境中Al比Mg活泼，其反实质为Al与碱溶液的反应：2Al+2OH-+6H2O=2AlO2-+3H2↑+4H2O∴负极：2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O正极：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-注意：Al-3e-=Al3+，此时Al3+在碱性环境不能稳定存在，会与OH-（过量）结合转化为AlO2-2.第二类原电池：①两个活动性不同的电极；②任何电解质溶液(酸、碱、盐皆可)；③形成回路。这类原电池的特点是电极与电解质溶液不发生置换反应，电解质溶液只起导电作用。正极一般是吸氧腐蚀的电极反应式：O2＋2H2O＋4e-＝4OH－。微电池(即若干微小的原电池)为不正规的原电池。合金或不纯的金属在潮湿空气中就能形成微电池。电化学腐蚀即微电池腐蚀，依然是原电池原理。一般原电池和微电池的区别在于前者中两个电极不直接接触，故前者电流是在导线中流动，而后者电流是在金属体内部流过。微电池腐蚀分为析氢腐蚀(发生在酸性较强的溶液里，正极上H+被还原)和吸氧腐蚀(发生在中性、碱性或极弱酸性溶液里，正极上是氧气被还原：O2＋2H2O＋4e-＝4OH－)。3.燃料电池：燃料电池的电极反应（主要是负极的电极方程式）是一个难点。我们知道，一般的燃料电池大多是可燃性物质（主要是可燃性气体）与氧气及电解质溶液共同组成的原电池，虽然可燃性物质与氧气在不同的电极反应，但其总反应方程式是可燃物在氧气中燃烧。由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应，再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式，从而得到总反应方程式。由于在反应中氧气由0价变为－2价，所以肯定是O2得电子，即O2作氧化剂是正极，即可写出正极的电极反应式：O2+4e+2H2O=4OH_①(该反应式为常见的绝大多数燃料电池的正极反应式)。若此时电解质溶液为酸性，则反应过程可以理解为：正极上首先发生：O2+4e-=2O2-由于在酸性环境中大量存在H+故O2-会与H+结合成H20，故正极反应式应为：O2+4e-＋4H+＝2H2O②若电解质为中性或碱性时，则正极反应式就只是①。此时负极反应式就可由总电极方程式减去正极的电极方程式得到（注意要将方程式中的氧气抵消掉）。1）直接法书写电极反应式：（以氢氧燃料电池为例）解析：H2、O2燃料电池中反应实质为：2H2+O2=2HO电极上H2-2e-=2H+O2+4e-=2O2+在不同环境中H+、O2-会与电解质发生不同的反应，故电极反应也相应不同：①、酸性环境中：H+能稳定存在，O2-会与H+结合成H20，负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4H++4e-=2H2O②、碱性环境中：H+不能稳定存在会与OH-结合成水，而O2-也不能稳定存在会与水结合形成OH-负极：2H2-4e-+4OH-=4H20正极：O2+2H2O+4e-=4OH-③、中性环境中：H+能稳定存在：02-会与H20结合成OH-：负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+2H20+4e-=4OH-④、在能传导O2-的固体电解质中：由于O2-能存在，而H+会与固体电解质中O2-结合形成水负极：2H2-4e-+2O2-=2H2O正极：O2+4e-=2O2-（2）加减法书写电极方程式：由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池。解析：CH3OH+O2→CO2+H2O……①但：CO2在碱性环境中不存在，会与OH-反应生成CO32-CO2+2OH_=CO32-+H2O……②故将①、②式进行叠加即为总反应：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O……③由于正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH_……④由于电解质溶液为碱性，所以正极的产物不再进一步反应，则负极的反应式为总反应方程式减去正极的反应式得到：2CH3OH+3O2＋4OH_-3O2-6H2O-12e-=2CO32-+6H2O-12OH_调整之后得（负极）：CH3OH＋8OH_－6e-＝CO32-＋6H2O二、电解池电极反应式的书写（一）原则：阳极：失电子，发生氧化反应（一般是溶液中阴离子在阳极上失电子，也可能是阳极材料本身失去电子）阴极