《化学能与电能》

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。化石燃料直接从自然界取得的能源称为一次能源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、化学能转化为电能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讨论：分析Ｐ40图2—8，谈谈火力发电的利与弊。1.我国煤炭资源丰富,廉价方便.2.电能清洁安全,又快捷方便.1.排出大量的温室效应气体.2.有废气可能导致酸雨3.废料4.废水5.能量转换效率低思考火力发电要经过一系列能量转换才能将化学能转换为电能，能否发明一种装置将化学能直接转化为电能呢？能电池探究实验实验一把一块锌片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯中,观察实验,记录现象(注意两块金属片不要相接触)现象：①锌片逐渐溶解且表面有气泡②铜片表面无气泡原因：Zn+2H+=Zn2++H2↑Cu不与稀H2SO4反应实验二用导线把实验一中的锌片和铜片连接起来,观察实验现象并记录现象：铜片表面有气泡锌片部分溶解?实验三如图所示在导线中间连接一个灵敏电流计,观察电流计的指针是否发生偏转?现象：电流计指针偏转原因：有电流形成思考与交流：实验三中的灵敏电流计的指针发生了偏转，说明装置中产生了电流，那么电流是如何产生的？Zn2++负极正极-ZnCu电流表SO42-H+H+e-H2SO42-分析：锌片：Zn-2e-=Zn2+铜片：2H++2e-=H2↑该装置实现了将化学能转化为电能，我们将这种装置称之为原电池。(氧化反应)(还原反应)①定义：能把化学能转变为电能的装置，叫做原电池。②原电池的电极电极电极材料反应类型电子流动方向负极锌片（活泼性较强的金属）氧化反应电子流出的一极（流向正极）正极铜片（活泼性较弱的金属或非金属）还原反应电子流入的一极（来自负极）2.原电池思考构成原电池需要哪些条件呢？实验探究形成原电池的条件形成条件一：活泼性不同的两个电极负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等第一组实验（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）③构成原电池的条件★有两种活动性不同的金属（或非金属单质）作电极★电极材料均插入电解质溶液中★两极相连形成闭合电路④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）⑤判断原电池正、负极的方法＊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＊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。＊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。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。小结：原电池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4、原电池的构成条件①两种活泼性不同的金属（或一种金属和另一种非金属导体）构成电极。②电解质溶液。③电极用导线相联构成闭合回路。3、原电池的组成:正极、负极、电解质溶液以及容器。5,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6,判断原电池正、负极的方法＊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＊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。＊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。下列装置中能组成原电池形成电流的是()CAZnCuH2SO4CuZnA酒精ABZnH2SO4ACuH2SO4CDACuCuH2SO4你知道了吗？哈哈！化学也能解决医学问题？二、发展中的化学电源复习：原电池1、定义:把化学能转变为电能的装置.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。3、原电池的构成条件①两种活泼性不同的金属（或一种金属和另一种非金属导体）构成电极。②电解质溶液。③电极用导线相联构成闭合回路。4、判断原电池正、负极的方法＊由组成原电池的两极材料判断：＊根据电流方向或电子流动方向判断：＊根据原电池两极发生的变化来判断：判断下列几个学生设计的装置，能形成原电池的是？写出下列原电池的电极反应、总反应•1、Cu—Fe与稀硫酸•2、Zn—石墨与稀硫酸•3、Fe—Ａl与稀硫酸•4、Cu—Zn与CuCl2溶液•5、Fe—Zn与一个西红柿•6、Cu—石墨与FeCl3溶液•7、Fe—Zn与CuCl2溶液二、发展中的化学电源1.干电池锌锰电池：属于一次性电池，负极反应为:正极反应为:2NH4++2e-2NH3+H2广泛用于卡式录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等。ZnZn2++2e-2.充电电池：充电电池又称二次电池，能够重复使用至一定的周期。(1)铅蓄电池：最早使用的充电电池，它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中。铅蓄电池电极反应：负极：Pb+SO42-—2e-＝PbSO4正极：PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O铅蓄电池充电和放电的总化学方程式：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电(2)镍镉充电电池：它是一种体积少，具有残留性记忆的充电电池，可重复使用500次以上。它以Cd为负极，NiO(OH)为正极，KOH为电解液。广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等，但有毒。(3)锂离子电池：它是新一代可充电的绿色电池现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗电器的主流。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。燃料电池：它是一种高效、环境友好的发电装置。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。燃料电池由3个主要部分组成：燃料电极（负极）；电解液；空气／氧气电极（正极）。3、燃料电池氢燃料电池的工作原理是：负极氢气被氧化失去电子，或称“燃烧掉了”。这些负电子流到电池的正极，同时，余下的氢离子通过电解液被送到正极。在正极，与氧气发生反应并从正极吸收电子。这一反应的产品是电流、热量和水。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新型燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应：负极：CH4+10OH--8e-＝CO32-+7H2O正极：2O2+4H2O+8e-＝8OH-总反应：CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O酸性负极正极中性负极正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-=4H+O2+4H++4e-=4H2O2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-【知识拓展】4.其他电池空气电池原电池原理的应用：１)利用原电池原理设计新型化学电池；２)改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；３)进行金属活动性强弱比较；４)电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。练习1：下列装置哪些可以形成原电池?AAAAAAAZnCuFeC(石墨)ZnCuZnZnFe陶瓷FeCuSiC(石墨)稀H2SO4CuSO4溶液稀H2SO4稀H2SO4ABCDZnCuA稀H2SO4CuSO4溶液酒精稀H2SO4EFGHH2SO4(aq)CuSO4(aq)ZnCu负极():.正极():.总反应式:.负极():.正极():.总反应式:.练习2：请在图上标出电子的流动方向和电流方向,并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.AgFeZnZn－2e-=Zn2+CuCu2++2e-=CuZn+Cu2+=Zn2++CuFeFe－2e-=Fe2+Ag2H++2e-=H2↑Fe+2H+=Fe2++H2↑Ie-e-I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拓展：Fe－2e-=Fe2+Cu2++2e-=Cu思考题请根据反应2Fe3++Fe=3Fe2+设计原电池，你有哪些可行方案?Fe-CuFeCl3Fe-CFe(NO3)3Fe-AgFe(SO4)3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．bdcaB练习