化学能和电能全解.ppt

1、一、化学能转化为电能,1、火力发电原理及过程,一次能源与二次能源的区别？,第二节 化学能与电能,能否将化学能直接转化为电能？,氧化性,化合价降低,得电子,还原性,化合价升高,失电子,被还原,还原产物,被氧化,氧化产物,还原反应,氧化反应,还原剂：,升、失、氧（化、还原剂）,氧化剂：,降、得、还（原、氧化剂）,知识回顾,锌片上有气泡,铜片上无气泡,铜与稀硫酸不反应,铜片上有气泡,?,电流计指针偏转,导线中有电流通过,锌与稀硫酸反应,2、原电池,化学能转变为电能的装置,（1）原电池定义：,（2）原电池的工作原理：,（3）组成原电池的条件：,锌片,Zn - 2e- = Zn2+,氧化反应,铜片,2H

2、+ + 2e- = H2,还原反应,电子由锌片经外电路流向铜片,负极,正极,Zn+2H+=Zn2+ H2,（负极流向正极）,电子流向：, 负极上还原性较强的物质失去电子发生氧化反应，, 电子从负极经外电路流向正极，, 正极上氧化性较强的物质得到电子发生还原反应。,实验探究二-原电池构成的条件之一,不能 能 能,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,能 不能,电极必须插在电解质溶液中,实验探究二-原电池构成的条件之二,能 不能,两极相连形成闭合回路,实验探究二-原电池构成的条件之三,不偏转,电极材料不同,电池总反应应该是能自发地发生氧化还原反应,实验探究二-原

3、电池构成的条件之四,原电池的构成条件, 活动性有差异的两种金属（或一种是非金属导体） 作电极；, 两极均插入电解质溶液；, 两极相连形成闭合电路。,（金属和氧化物；惰性电极等）,（或传导离子的介质）, 一个自发的氧化还原反应。,练习 如果改变装置中的某一部分，还能形成原电池吗,D,2、用锌片、铜片和硝酸银溶液组成的原电池，正极上发生的反应是( ) A.2H+2e- = H2 B.Zn-2e- = Zn2+ C.2H2O+4e-+O2 = 4OH- D.Ag+e- = Ag,1、根据Zn+Cu2+ = Zn2+Cu的反应原理设计一个原电池，当Zn为负极时，正极可以选用的金属材料是( ) A.镁

4、B.石墨 C.铝 D.铅,D,氧化反应,Zn-2e-= Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液,失e-,沿导线传递，有电流产生,还原反应,阴离子,阳离子,负极,正极,2H+2e-= H2,原电池电极反应式的书写（优化38页）,负极（锌片）： Zn 2e - = Zn 2+,负极（锌片）： Zn 2e - = Zn 2+,正极（石墨）： 2H+2e - = H2 ,正极（铜片）： Cu2+ + 2e - = Cu,总反应: Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2 ,总反应: Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu,请同学们根据原电池的原理，指出下列原电池的正极与负极分别是什么？写出电极反应方

5、程式和总反应方程式。,练 习,原电池电极名称的确定方法,1、根据电极材料的性质确定。,通常是活泼金属是负极，不活泼金属、碳棒、金属氧化物是正极。,2、根据电极反应的本身确定。,失电子的反应氧化反应负极 得电子的反应还原反应正极,练习：银锌电池是广泛用作各种电子仪器的电源，它的反应可表示为：Ag2O+Zn+H2O 2Ag+2Zn(OH)2请判断此电池中，负极上发生反应的物质是（ ） A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn,D,3、根据电子或电流流动方向（外电路）：,e,e,4、根据离子的定向移动（内电路）,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,5、根据离子方程式判断,（负极）,（在正

6、极）,6、负极往往会溶解，正极往往会产生气泡或者增重,Fe+Cu2+=Fe2+Cu,原电池原理的应用,1、加快氧化还原反应速率 因为形成原电池后 ，氧化反应和还原反应分别在两极上进行，使溶液中的粒子在运动时相互间的干扰减小，反应速率加快。 如：实验室用Zn和稀硫酸反应制H2，常用粗锌，粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池，使产生氢气的速率加快。它产生H2的速率快。,2、比较金属的活动性强弱,讨论1：有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验： A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，A为负极； C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流方向为D导线C； A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C

7、极产生大量气泡； B、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应。 据此，判断四种金属的活动性顺序是( ) AABCDBACDB CCABDDBDCA,随堂练习 教材p45 2题,锌片插入稀硫酸中，被腐蚀。（化学腐蚀）,锌片在锌,铜（稀硫酸）原电池中作为负极，也被腐蚀。（电化学腐蚀）,哪个更快？,原电池的负极被腐蚀得更快。,分析锌,铁（稀硫酸）原电池中的电极反应。,你感受到作为正极，铁被保护了吗？,原电池的金属正极被保护。,3、金属的腐蚀和保护,例如钢铁的腐蚀。,4、设计原电池,已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、 还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被 氧化)，氧化剂(

8、电解质溶液中的阳离子)在正极 上被还原。,根据反应设计原电池，你有哪些可行方案? （ 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+ ）,Fe,Cu C Ag,FeCl3 Fe(NO3)3 Fe2(SO4)3,干电池,碱性电池,蓄电池,锂离子电池,燃料电池,形形色色的电池,“震动动力充电电池”,勺水充电,三 维 纳 米 结 构 电 池,尿液充电的电池,二、发展中的化学电源,1、干电池,负极（锌筒）：,Zn 2e-Zn2+,正极（石墨棒）： 2NH4+2e- +2MnO2= 2NH3+Mn2O3+H2O,总反应：Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl =ZnCl2 + Mn2O3 + 2NH3 +H2

9、O,（-）Zn | NH4Cl | C（+）,2、充电电池（二次电池）,（1）铅蓄电池：(-)Pb | H2SO4 | PbO2(+),负极(Pb)：,Pb+SO42-2e-PbSO4,正极(PbO2) ：,PbO2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2O,总反应方程式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,思考：若转移2 mol e-,消耗多少H2SO4？ 负极板质量呢？,特点：可逆向进行，即充电； 电解液酸性减弱,讨论：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

10、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,（2）锂电池 P43,讨论：心脏起搏器中使用的新型Li I2电池的反应可简化为： 2 Li I2 = 2 LiI，下列说法中不正确的是 （ ） A负极反应式为：Lie = Li B该电池以含Li的水溶液为电解质 C该电池负极材料为金属锂 D锂电池的使用寿命长的原因之一是锂的摩尔质量小， 单位质量的电极材料所能转换的电量(比容量)大,B,特点： “绿色”； 容量大； 电解液中不能有水,3、燃料电池：,原理：,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。,两极

11、判断：,导电介质：,高效、环境友好。,将燃料和氧化剂(如:O2)反应所放出的化学能转化为电能。,负极：通入燃料气的一极 正极：通入O2或空气的一极,可以是电解质溶液，也可以是新型的导离子介质。,（1）氢氧燃料电池：,（-）Pt(H2) | H2SO4 | Pt(O2)（+）,负极：2H2 - 4e- 4H+,正极：O2 + 4e- + 4H+ 2H2O,总反应：2H2 + O2 2H2O,（-）Pt(H2) | KOH | Pt(O2)（+）,负极：2H2 + 4OH- 4e- 4H2O,正极：2H2O + O2 + 4e- 4OH-,总反应：2H2 + O2 2H2O,思考：若介质为碱性环境

12、呢？,碱性/中性： O2 + 4e- + 2H2O 4OH-,酸性： O2 + 4e- + 4H+ 2H2O,正极写法：,（1）负极发生氧化反应，正极发生还原反应 （负氧正还）。 （2）要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边 添加H+、OH、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒。 （3）要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。,原电池电极反应式的书写注意事项,练习 教材p45 5题,讨论：有人用铂作电极，稀硫酸作电解质溶液，又从两电极分别通CH4和O2，形成燃料电池，该电池中通入甲烷的 铂为 极，发生的电极反应是 ， 正极的电极反应式是 ， 反应的总化学方程式是 。,负,负极：CH4+10OH-8e-CO32-+7H2O,总反应：CH