高一化学必修二原电池、化学电源

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)原电池原电池的正负极负极：电子流出的一极（负极定义）；化合价升高的一极；发生氧化反应的一极；活泼性相对较强（有时候也要考虑到电解质溶液对两极的影响）金属的一极。正极：电子流入的一极（正极定义）；化合价降低的一极；发生还原反应的一极；相对不活泼（有时候也要考虑到电解质溶液对两极的影响）的金属或其它导体的一极。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）。自发的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CH2SO4（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AZnCuH2SO4ZnH2SO4ACuH2SO4⑥（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）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下列能形成原电池的有哪些？AZnCuH2SO4AZnCH2SO4AZnCu酒精ZnH2SO4ACuH2SO4**************************************************************************************************************************************************************************AZnZnH2SO4AZnCuHCl①②③④⑤⑥ACCuHCl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。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：燃料电池中都是燃料在负极失电子，O2在正极得电子。书写此类电池的电极反应式时，应先写正极（O2）反应式，再利用总式—正极反应式=负极反应式注意：若电解质溶液呈酸性，在电极反应式中不能出现OH-。若电解质溶液呈碱性，在电极反应式中不能出现H+。练习题见同步练习册P51第14题。氢氧燃料电池解析：H2、O2燃料电池中反应实质为：2H2+O2=2H2O①、酸性环境中：H+能稳定存在，O2-会与H+结合成H2O，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-=4H2O正极：O2+2H2O+4e-=4OH-③、中性环境中：H+能稳定存在：O2-会与H2O结合成OH-：负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-三、发展中的化学电源干电池碱性电池蓄电池锂离子电池燃料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。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负极：Zn—2e-==Zn2+正极：2NH4++2e-==2NH3↑+H2↑Zn+2NH4+==Zn2++2NH3↑+H2↑电池总反应式：特点：a：一次性电池，不可逆b：用KOH代替NH4Cl能提高性能，延长寿命汽车用蓄电池锂离子电池锂离子电池：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。2.充电电池（2）充电电池(又称二次电池)Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O(-)(+)负极:Pb+SO42--2e-==PbSO4Pb+PbO2+4H++2SO42-==2PbSO4+2H2O正极:PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O铅蓄电池特点：电池总反应式：二次电池,可再次充电使用镍铬电池特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。NiO2（S）+Cd（S）+2H2O（L）=Ni（OH）2（S）+Cd（OH）2（S）Ag2O（S）+Cd（S）+H2O（L）=2Ag（S）+Cd（OH）2（S）3.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高二化学氢氧燃料电池实验视频.mp4氢氧燃料电池燃料电池氢氧燃料电池的电极反应式和总反应怎么写？•氢氧燃料电池（中性介质）正极：O2+2H2O+4e-==4OH-负极：2H2-4e-==4H+总反应式：2H2+O2==2H2O氢氧燃料电池（酸性介质）正极：O2+4H++4e-==2H2O负极：2H2-4e-==4H+总反应式：2H2+O2==2H2O氢氧燃料电池（碱性介质）正极：O2+2H2O+4e-==4OH-负极：2H2-4e-+4OH-==4H2O总反应式：2H2+O2==2H2O其他电池空气电池