必修2-第2章-第1节-化学能与电能

1、第二章 化学反应与能量第二节化学能与电能直接从自然界直接从自然界取得取得的能源称为的能源称为一次能源一次能源水能、风能、化石燃料等水能、风能、化石燃料等.能源的分类能源的分类 经过经过加工加工、转化转化得到的能源称为二得到的能源称为二次能源次能源电能是现代社会中应用最广泛、使用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，又称最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力。为电力。水电水电17.6%17.6%其他其他1.2%1.2%20012001年我国发电总量构成图年我国发电总量构成图火力火力81.2%81.2%火力发电仍将居首位火力发电仍将居首位1,火力发电原理及过程火力发电

2、原理及过程燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能一、化学能与电能的相互转化一、化学能与电能的相互转化燃烧燃烧氧化还原反应氧化还原反应氧化剂与还原剂之间发生电子的转移氧化剂与还原剂之间发生电子的转移火力发电火力发电将化学能经一系列能量转化为电能将化学能经一系列能量转化为电能实验实验2-4 单独将单独将ZnZn片插入稀片插入稀H H2 2SOSO4 4，有何现象？，有何现象？单独将单独将CuCu片插入稀片插入稀H H2 2SOSO4 4，有何现象？，有何现象？将将ZnZn片和片和CuCu片接入电流计后，有何现象，片接入电流计后，有何现象，ZnZn和和CuCu发发

3、生了什么变化？生了什么变化？表面产生大量气泡：表面产生大量气泡：Zn + 2HZn + 2H+ + = Zn = Zn2+2+ + H + H2 2无明显现象无明显现象现象现象结论结论铜片有气泡产生放出H2锌片逐渐溶解Zn发生反应电流表指针偏转产生了电流铜锌铜锌原电池原电池 （- -） （+ +） ZnZn CuCu电流表电流表SOSO4 42-2-H H+ +e e- -I IH H2 2ZnZn2+2+ Zn-2eZn-2e- - =Zn=Zn2+2+e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -2H2H+ +2e+

4、2e- - =H=H2 2 H H2 2SOSO4 4 原电池的基本结构：原电池的基本结构：1.2个电极：负极：和电解质溶液反应，产生电子正极：向电解质溶液中的阳离子传送电子2.电解质溶液：和负极反应；阴阳离子定向移动构成闭合回路。3.用电器:证明有电流产生。 原电池：原电池： 将化学能转化为电能的装置。将化学能转化为电能的装置。化学能化学能 电能电能氧化还原反应氧化还原反应原电池的实质：原电池的实质：利用氧化还原反应的电子转移产生电流。利用氧化还原反应的电子转移产生电流。电极反应：电极反应：（- -）电极金属失去电子变成离子：）电极金属失去电子变成离子：Zn - 2eZn - 2e- - =

5、 Zn= Zn2+ 2+ ( (氧化反应氧化反应) )（+ +）阳离子得电子：）阳离子得电子：2H2H+ + + 2e+ 2e- - = H= H2 2（还原反应）（还原反应） 总反应：电极金属和阳离子的反应：总反应：电极金属和阳离子的反应：Zn + 2HZn + 2H+ + = Zn= Zn2+ 2+ + H+ H2 2CuSO4溶液ZnCuZn + Cu2+ = Zn2+ + CuZn - 2e- = Zn2+Cu2+ + 2e- = Cu 总（-）（+）原电池的原电池的电极材料电极材料： 负极：负极：负极金属要比正极活泼（电子由负极流负极金属要比正极活泼（电子由负极流向正极）。向正极）。

6、负极要能和电解质溶液反应负极要能和电解质溶液反应 正极：正极：有导电性（也可以用石墨或金属氧化物）。有导电性（也可以用石墨或金属氧化物）。判断原电池判断原电池正、负极正、负极的方法：的方法：1.1.活泼的金属为负极。活泼的金属为负极。2.2.电子流出的为负极。电子流出的为负极。3.3.失电子的为负极。失电子的为负极。4.4.发生氧化反应的为负极。发生氧化反应的为负极。原电池的原电池的构成条件构成条件：1.1.活泼性不同的活泼性不同的2 2个电极个电极2.2.能和负极发生反应的电解质溶液能和负极发生反应的电解质溶液3.3.闭合电路闭合电路CuSO4溶液ZnC下列哪些装置是原电池下列哪些装置是原电

7、池H2SO4溶液ZnZnCuSO4溶液CuC酒精ZnCuFeCl3溶液CCuH2SO4溶液ZnCu下列哪些装置能构成原电池下列哪些装置能构成原电池负极：负极：ZnZn2e2e- -ZnZn2+2+正极：正极：2H2H+ +2e+2e- -H H2 2总反应：总反应：Zn+2HZn+2H+ +ZnZn2+2+H+H2 2负极：负极：FeFe2e2e- -FeFe2+2+正极：正极：Cu2+2e-Cu2+2e-CuCu总反应：总反应：Fe+Cu2+Fe+Cu2+Fe2+CuFe2+Cu原电池设计：原电池设计：原电池设计：原电池设计：1.1.选择一个能自发进行的氧化还原反应选择一个能自发进行的氧化还

8、原反应( (离子反应离子反应) )。2.2.将总反应拆成电极反应。将总反应拆成电极反应。3.3.根据反应选择负极材料和电解质。根据反应选择负极材料和电解质。4.4.选择一种没有负极活泼的材料做正极。选择一种没有负极活泼的材料做正极。Fe + 2FeFe + 2Fe3+3+ = 3Fe = 3Fe2+2+（- -）：）：Fe - 2e- = FeFe - 2e- = Fe2+ 2+ （+ +）：）：2Fe2Fe3+ 3+ + 2e- = 2Fe+ 2e- = 2Fe2+2+负极：负极：Fe Fe 电解质：电解质：FeClFeCl3 3（可溶性（可溶性FeFe3+3+盐）盐）正极：正极：CuCu（

9、活泼性排在（活泼性排在FeFe之后）之后）P41.设计原电池： 实验用品实验用品实验现象实验现象结论结论烧杯、铁片、铜片、金属夹、导线、灯泡、果汁小灯泡发光铜片上有气泡产生产生了电流ABCD正极正极ZnCuCuFe负极负极CuZnZnZn电解质溶液电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl干电池碱性电池蓄电池锂离子电池燃料电池二、发展中的化学电源二、发展中的化学电源化学电池化学电池一次性电池：一次性电池：如干电池如干电池二次电池二次电池（可充电电池）：铅蓄电池等（可充电电池）：铅蓄电池等燃料电池燃料电池：氢氧燃料电池：氢氧燃料电池干电池1、干电池结构及电极反应原理干电池结构及电极反应原理1

10、 1、干电池、干电池酸性酸性锌锰锌锰干电池干电池构造示意图构造示意图如锌锰电池如锌锰电池负极（锌筒）：负极（锌筒）：Zn - 2e- = ZnZn - 2e- = Zn2+2+正极（碳棒）：正极（碳棒）：2NH4+2MnO2+2e - - =2NH3+Mn2O3+H2O 随着用电器朝着小型化、随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。发展的要求。 体积小、性能好的碱性锌体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离特征是电解液

11、由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。使放电电流大幅度提高。2.2.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。又称二次电池，能够重复使用至一定的周期。 铅蓄电池：最早使用的充电电池。铅蓄电池：最早使用的充电电池。 镍镉充电电池：它是一种体积少，具有残留性记忆的镍镉充电电池：它是一种体积少，具有残留性记忆的 充电电池，可重复使用充电电池，可重复使用500500次以上。次以上。铅蓄电池铅蓄电池锂电池锂电池 锂是密度最小的金属，用锂作为电锂是密度最小的金属，用锂作

12、为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作池的负极，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。负极相比较，使用寿命大大延长。锂离子电池：它是新一锂离子电池：它是新一代可充电的绿色电池，代可充电的绿色电池，现已成为笔记本电脑、现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低移动电话、摄像机等低功耗电器的主流。功耗电器的主流。氢氧燃料电池氢氧燃料电池3.3.燃料电池燃料电池氢氧燃料电池：是一种高效、环保的发电装置电极材料一般为具有很强的催化活性的铂电极。电解质溶液为30%的氢氧化钾负极:2H2 +4OH- -4e- = 4H2O正极:O2 +2H2O +4e- = 4OH-总反应：2H2 + O2

13、 = 2H2O甲醇燃料电池KOH溶液溶液H2O2H2Oa b19691969年美国年美国“阿波罗阿波罗1111号号”登月成功。飞船上使用登月成功。飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。在电极表面放电。a a是是 极，极， b b是是 极极负负正正 练习练习1.废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是中对环境形成污染的主要物质是( )( )A A锌

14、锌 B B汞汞 C C石墨石墨 D DMnOMnO2 22.2.实验室中制取氢气，最好的方法是实验室中制取氢气，最好的方法是( )( )A A纯锌与稀硫酸反应纯锌与稀硫酸反应 B B纯锌与浓硫酸反应纯锌与浓硫酸反应C C纯锌与稀盐酸反应纯锌与稀盐酸反应 D D粗锌粗锌( (含铜、银含铜、银) )与稀硫酸反应与稀硫酸反应B BD D3.3.某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组成某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，则该金属可能为原电池时，锌为负极，则该金属可能为( ) ( ) A A铝铝 B B铜铜 C C锡锡 D D硅硅4.4.已知空气已知空气- -锌电池的电极反应

15、为：锌电池的电极反应为：锌片：锌片：Zn+20HZn+20H- - -2e-2e- - =ZnO+H =ZnO+H2 20 0石墨：石墨：0 02 2+2H+2H2 20 +4e0 +4e- - =40H =40H- -根据此判断，石墨是根据此判断，石墨是( )( )A A负极，并被氧化负极，并被氧化 B B负极，并被还原负极，并被还原C C正极，并被氧化正极，并被氧化 D D正极，并被还原正极，并被还原D DC C 6.由铝，铁，铜，银和稀硫酸，可以组成原由铝，铁，铜，银和稀硫酸，可以组成原电池的总数为电池的总数为( ) A3种种 B4种种 C5种种 D6种种 7.表明金属甲的活动性比金属乙

16、的活动性强表明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的叙述正确的是的叙述正确的是( ) A在氧化还原反应中，甲失电子比乙失在氧化还原反应中，甲失电子比乙失电子多电子多 B甲比乙同价态的阳离子的氧化性强甲比乙同价态的阳离子的氧化性强 C甲能与稀盐酸反应生成氢气而乙不能甲能与稀盐酸反应生成氢气而乙不能 D将甲与乙组成原电池时，甲为正极将甲与乙组成原电池时，甲为正极BC 8. X，Y，Z都是金属，把都是金属，把X浸浸A Z的硝酸溶液中，的硝酸溶液中，X的表面有的表面有Z析出，析出，X与与Y组成原电池时，组成原电池时，Y为负极。为负极。X，Y，Z三种金属的活动性顺序为三种金属的活动性顺序为( ) AXYZ

17、BXZY CYXZ DYZX 9.对于锌一铜一稀硫酸组成的原电池装置中，当对于锌一铜一稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有导线中有1 mol电子通过时，理论上的两极变化电子通过时，理论上的两极变化是是( ) 锌片溶解了锌片溶解了32.5 g锌片增重锌片增重32.5 g铜片铜片上析出上析出l g H2 铜片上析出铜片上析出1 mol H2 A和和 B和和 C和和 D和和CA 10.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，正由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，正极是极是 ，发生，发生 ，电极反应，电极反应是是 ； 负极是负极是 ， 发生发生 ， 电极反应电极反应是是 ，总的反应式，总的反应式(离子方程式离子方

18、程式)是是 。 11.干电池与充电电池的本质区别在干电池与充电电池的本质区别在于：于： ；而；而燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于于 。铜铜 还原反应还原反应 2H+2e-=H2 锌锌 氧化反应氧化反应 Zn-2e-=Zn2+ Zn+2H+= Zn2+H2内部的氧化还原反应是否可逆内部的氧化还原反应是否可逆 反应是否能连续进行反应是否能连续进行 12.据报道，锌电池可能取代目前广泛应用据报道，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：没有铅污染。其电池反应为：2Zn+02=2ZnO，原料为锌粒、电解质和空，原料为锌粒、电解质和空气，则下列叙述正确的是气，则下列叙述正确的是( ) A锌为正极，空气进入负极反应锌为正极，空气进入负极反应 B负极反应为负极反应为Zn-2e-=Zn2+ C正极