化学能与电能.ppt

1、,第二章 第2节,化学能与电能,一、化学与能源,2001年我国发电总量构成,2006年我国发电总量构成,燃烧,化学能,热能,蒸汽,机械能,发电机,电能,火电站工作原理图,火力发电的利与弊：,利：,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，节省时间。,弊：,1、排出大量温室效应气体（CO2）和废气（SO2），能导致酸雨;,2、产生废渣（有毒金属和致癌化合物）、废液;,3、能量转化效率低。,交流与讨论,思考：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？,a、改进火力发电,b、研究新的发电方式,方式之一就是尝试将化学能直接转化为电能。就像电池。其好处就是减少中间环节能损，

2、高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。,思考,如何将化学能直接转化为电能，进而提高资源的利用率呢？,意大利科学家伏打于1799年研究并发明了世界上第一个电池伏打电池,你知道吗,实验探究1,有气泡产生,无明显现象,Zn + 2H+ = Zn2+ + H2,将Zn和Cu用导线相连，插入稀硫酸中，观察Cu上 有何现象？,为什么会出现这样的现象，你的猜想是什么？,怎么证明你的猜想？,原电池,1.概念:,利用氧化还原反应，将 化学能转化为电能的装置。,Zn-2e-=Zn2+,2H+2e-=H2,Zn+2H+=Zn2+H2,负极,正极,还原反应,氧化反应,2. 电极反应,电极材料,Zn片,Cu片,总的离

3、子反 应方程式,电极反应式,发生反应的类型,原电池的电极,稀硫酸,3、多角度认识正负极,负极：活泼性较强；电子流出；失电子的；发生氧化反应的；电流(经外电路)流进；电流(经内电路)流出；阴离子移向；质量减轻的,正极：活泼性较弱(或能导电的非金属)；电子流入；得电子的；发生还原反应的；电流(经外电路)流出；电流(经内电路)流入；阳离子移向；有气泡放出的,电子流向和电流流向,电子流向：,负极,正极,电流流向：,负极,正极,“电子不下水 离子不上岸”,4、表示方法,练习：,W发生还原反应,e-,X、Y、Z、W为四种金属电极，试将它们按照金属性由强到弱排列；并判断第四个原电池中正负极。,第二章 第2节

4、 化学能与电能,成都七中,(第二课时),观察：电流计指针是否偏转。,A,D,实验探究2,稀硫酸 稀硫酸 乙醇 硫酸铜溶液,Zn,Zn,A,B,不偏转,不偏转,不偏转,C,偏转,5、形成原电池的条件：,注意：必须有一个自发进行的氧化还原反应。,1有两种活动性不同的导体做电极；,3构成闭合回路。,2两个电极插入电解质溶液中；,自制水果电池,格林太太是位漂亮、开朗、乐观的女士。当她开怀大笑的时候，人们可以发现她一口洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的这是她富有的标志；另一颗是不锈钢的这是一次车祸后留下的痕迹。,化学家们发现了什么？你能为格林太太开个药方吗？,令人百思不得其解的是，自从车祸后，格

5、林太 太经常头痛、夜间失眠、心情烦躁医生搅尽了 脑汁，格林太太的病情仍未好转,思考与讨论：,D,Zn,Al,C,Zn,Cu,A,1.请判断下图能否构成原电池，若能，指出正负极 ，并写出电极反应式。,稀硫酸,稀硫酸,B,乙醇,稀硫酸,Zn,Zn,2.一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ + Cu,该反应的的原电池正确组合是（ ）,A,D,C,B,（）,（）,（）,（）,（+）,（+）,（+）,（+）,C,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

6、大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b d Db d c a,B,稀H2SO4,（1）,（2）,（4）,（5）,练习：写出电极反应式及总反应式,稀H2SO4,（1）,(2),(3),(4),第二章 第2节 化学能与电能,成都七中,(第三课时),判断正负极，并写出相应的电极反应式：,复习,6、原电池反应的利与弊,加快反应速率,进行金属活泼性强弱判断,造各种电池,金属因发生原电池反应而腐蚀,如粗Zn与稀硫酸反应比纯Zn快，如加入硫酸铜也可加快反应速率,7、根据氧化还原反应设计原电池,Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2,Cu +

7、 2FeCl3 =CuCl2 +2FeCl2,二、化学电源,(一)干电池-一次性电池,负极（锌筒）：,Zn-2e-Zn2+,正极（石墨棒）：,2NH4+2e-2NH3+H2,H2+2MnO2Mn2O3+H2O,Zn2+4NH3Zn(NH3)42+,总反应：2Zn + 4MnO2 + 4NH4Cl =Zn(NH3)4Cl2 + 2Mn2O3 + ZnCl2 + 2H2O,（-）Zn | NH4Cl | C（+）,1、铅蓄电池：(-)Pb | H2SO4 | PbO2(+),负极(Pb)：,Pb+SO42-2e-PbSO4,正极(PbO2) ：,PbO2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2

8、O,Pb+PbO2+4H+2SO42-2PbSO4+2H2O,(二) 充电电池(二次电池),二、发展中的化学电源,总反应式：,思考：若转移2 mol e-,消耗多少H2SO4？PH咋变？负极板质量呢？,特点：可逆向进行，即充电；电解液PH增大,2、锂电池(了解),特点：“绿色”；容量大；电解液中不能有水,第二章 第2节 化学能与电能,成都七中,(第四课时),(三) 燃料电池,二、发展中的化学电源,有关燃料电池的几点说明：,原理：将燃料和氧化剂(如:O2)反应所放出的化学能转化为电能。,两极材料：惰性材料，只具导电性。,反应物不储存在电池内部，外加提供燃料和氧化剂。,导电介质：可以是电解质溶液，

9、也可以是新型的导离子介质。,高效、环境友好。,1、氢氧燃料电池：,负极：2H2 + 4OH- - 4e- 4H2O,正极： O2 + 4e- + 2H2O 4OH-,总反应式: 2H2 + O2 2H2O,(-)H2 | OH- | O2(+),(三) 燃料电池,(-)H2 | H+ | O2(+),负极：2H2 - 4e- 4H+,正极：O2 + 4e- + 4H+ 2H2O,总反应式: 2H2 + O2 2H2O,碱性/中性： O2 + 4e- + 2H2O 4OH-,酸性： O2 + 4e- + 4H+ 2H2O,燃料电池电极反应式的写法：,总式,正极写法：,2、甲烷燃料电池：,(三)

10、燃料电池,(-)CH4 | H+ | O2(+),负极：CH4 - 8e- + 2H2O 8H+ + CO2,正极：2O2 + 8e- + 8H+ 4H2O,总反应式: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O,(-)CH4 | OH- | O2(+),负极：CH4 - 8e- + 10OH- 7H2O + CO32-,总反应式: CH4 + 2O2 + 2OH- CO32+ + 3H2O,正极： 2O2 + 8e- + 4H2O 8OH-,注意：燃料电池总反应式一般为燃烧方程式(去“点燃”);但当生成物有后续反应时，加和后续反应.,练习：,写出CH4O燃料电池的总反应式和电极反应式,写出Cx

11、Hy燃料电池的总反应式和电极反应式,讨论1、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充放电过程可以表示为： 在此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ） A、Ag B、Zn（OH）2 C、Ag2O D、Zn （1994年全国高考试题）,D,讨论2、人造地球卫星用到一种高能电池银锌蓄电池，其 电池的电极反应为：Zn +2OH2e =ZnO +H2O， Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH。据此判断氧化银是（ ） A、负极，并被氧化 B、正极，并被还原 C、负极，并被还原 D、正极，并被氧化,B,讨论3、已知锌电池发生的电极反应式为：锌片：Zn +2OH-2eZnO+H2O，石墨：H2O+(1/2)O2+2e2OH-，据此，下列判断中正确的是（提示：ZnO为两性 氧化物）（ ） A、反应一定是在酸性溶液进行 B、反应过程中电解溶液pH值一定变大 C、反应过程中，OH-向负极移动 D、反应过程中，溶液pH值变小,C、D,讨论4、氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会 产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应是： 据此判断下列叙述正确的是（ ） A、电池放电时，电池负极周围溶液pH不断增大 B、电池放电时，镍元素被氧化 C、电池充电时，氢元素被还原 D、电