高中化学必修二,第二章 化学反应与电能

1、化学化工学院1第二章 化学反应与能量第二节 化学能与电能讲解人：张学功化学化工学院2一、化学能与电能的相互转化 笔记本电脑手机电动汽车化学化工学院32011-2012年电力比例图化学化工学院4一次能源与二次能源 直接从自然界取得的能源称为一次能源，如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等。一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源，如电力、蒸汽等。化学化工学院5二、原电池化学化工学院6（一）原电池工作原理1. CuZn原电池工作原理： 负极（Zn）Zn-2e-=Zn2+氧化反应，Zn2+进入溶液中，电子沿导线流出正极（Cu）2H+2e-=H2还原反应，电子沿导线流入Cu极，溶液中的H+得

2、到电子化学化工学院7总反应：Zn+2H+=Zn2+H22e-（通过导线）稀硫酸稀硫酸CuZn(+)(-)2、实质：化学能转化为电能化学化工学院8原电池形成的条件 活泼性不同的两种金属导体（或一种金属与一种非金属导体或一种金属与一种化合物）相连做电极 电极需插入电解质溶液中，组成连通的电路 至少有一个电极能与电解质溶液发生氧化还原反应。化学化工学院9 可以发生氧化还原反应稀硫酸稀硫酸Zn稀硫酸稀硫酸Cue-稀硫酸稀硫酸CuZn（+）（-）化学化工学院10三、发展中的化学电池1、蓄电池 蓄电池在工业上的用途极广，如汽车、发电站、火箭等等，每年均需要大量蓄电池。所以，蓄电池工业是一项很重要的工业。蓄

3、电池主要由以下几种：酸式铅蓄电池：使用历史最久，较成熟；但重量大，保养要求严，容易损坏。化学化工学院11铅蓄电池构造示意图化学化工学院12原电池的电极、电池反应的写法。a.(1)铅蓄电池：负极为Pb，正极为PbO2电解质溶液为硫酸电极反应： 负极(Pb）： Pb+SO42-2e-=PbSO4 正极（PbO2）： PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O电池总反应式：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O化学化工学院13(2)碱式Fe-Ni或Cd-Ni蓄电池： Fe-Ni蓄电池能经受剧烈震动，比较经得起放电，保藏维护要求不高，本身重量轻，低温性能好。但结构复杂，制作

4、费用较高。化学化工学院14(3)Ag-Zn蓄电池： Ag-Zn蓄电池单位质量、单位容积蓄电能高，电容量最大，故常被称为高能电池。能大电流放电，能经受机械振动，所以特别适合宇宙卫星的要求，但设备费用昂贵，充电、放电次数为100105次化学化工学院15b.银-锌高能电池：由负极为Zn，正极为Ag2O电解质溶液为KOH溶液电极反应： 负极（Zn）：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O 正极（Ag2O）： Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-电池总反应： Zn+Ag2O=ZnO+2Ag化学化工学院16c.普通干电池：是用锌制圆形外壳做负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨做正极，周围填充NH4Cl和

5、淀粉糊做电解质，还要有MnO2做去极剂。化学化工学院17干电池构造示意图干电池构造示意图化学化工学院18电极反应: 负极：Zn-2e-=Zn2+正极：2NH4+2e-=2NH3+2H2 2MnO2+H2=Mn2O3+H2O化学化工学院19正极产生的NH3与ZnCl2作用 4 NH3+Zn2+=Zn（NH3）42+电池总反应：2Zn+4NH4Cl+2MnO2= Zn（NH3）4Cl+ZnCl+Mn2O3+H2O化学化工学院202、燃料电池热电厂中是把燃料获得的热能转变为机械能后，再带动发电机转动转化为电能，但是，在上述转变过程中，通常燃料的利用率很低，还不到20%如果能把燃料燃烧的化学反应组成一

6、个原电池，让化学能直接变为电能，其效率将大大提高。如氢-氧燃料电池的热效率为83%。化学化工学院21a.若氢-氧燃料电池中的电解质是酸，则电极反应为：负极（H2）：2H2-4e-=4H+正极（O2）：O2+4e-+4H+=2H2O电池总反应: 2H2+O2=2H2O化学化工学院22b.氢氧燃料电池。（碱做电解质）新型电池中，电极的导电材料一般是多孔的金属板（如镍等），负极是通入还原剂的一方，正极是通入氧化剂的一方。如氢氧燃料电池，用多孔镍板浸入30%KOH溶液里，通氧气的是正极，通氢气的是负极，氢气为负极，氧气为正极，电解质为KOH溶液。电极反应： 负极（H2):2H2-4e-+4OH-=4H

7、2O 正极（O2):O2+4e-+2H2O=4OH-电池总反应：2H2+O2=2H2O化学化工学院23c.甲烷燃料电池该电池用金属铂片插入KOH溶液中做电极，又在两极上分别通入甲烷和氧气。电极反应： 负极（CH4)：CH4-8e-+10OH-=CO32+7H2O 正极（O2）:O2+4e-+2H2O=4OH-电池总反应式: CH4+2O2+2KOH=3H2O+K2CO3化学化工学院24d.海水电极电极反应：负极:4Al-12e-=4Al3+正极（O2):3O2+12e-+6H2O=12OH-电池总反应式: 4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3化学化工学院25课堂习题 例题1、分析下图，哪

8、些是原电池，哪些是电解池？原电池： 电解池： 化学化工学院26例题2、如下图所示,在铁和铜的接缝处涂上含有酚酞试液的NaCl溶液产生的现象是 这是由于 现象是接缝沿铜的一侧一圈变红；原因为：铁发生了电化学腐蚀（吸氧腐蚀）负极：2Fe-4e- 2Fe2+ 正极：2H2O + O2 +4e-4OH-化学化工学院27例题3、分析下图，指出甲、乙分别属于哪类电化学装置图并写出各个电极上的电极反应式。 化学化工学院28 电极反应方程式： 负极（Zn）：Zn-2e-= Zn2+（氧化） 正极(Cu)：Cu2+2e-Cu（还原） 阳极(粗铜)：Cu -2e- = Cu2+（氧化反应） 阴极：Cu2+2e- = Cu（还原反应） 化学化工学院29例题4、某生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用NaCl和酚酞混合溶液浸湿，然后平铺在铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，出现红色字迹。据此，下列判断正确的是（ ）A、铅笔作阳极，发生还原反应B、铂片作阴极，发生氧化反应C、铅笔端有少量氯气产生D、a点是负极，b点是正极（2007年上海高考题）D化学化工学院30例题5、有M、N两种金属，分别与盐酸反应，产生H2速率相近，试设计一个实验比较M、N两种金属的活泼性