化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

1、化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能各類電池各類電池化學(xué)能化學(xué)能 電能電能如何實現(xiàn)轉(zhuǎn)化如何實現(xiàn)轉(zhuǎn)化實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論ZnZn片上有氣泡片上有氣泡, ,且溶解；且溶解；CuCu片上無現(xiàn)象片上無現(xiàn)象鋅與稀硫酸反應(yīng)鋅與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣生成氫氣銅與稀硫酸不反應(yīng)銅與稀硫酸不反應(yīng)ZnZn片上有氣泡片上有氣泡, ,且溶解；且溶解；CuCu片上無現(xiàn)象片上無現(xiàn)象鋅與稀硫酸反應(yīng)鋅與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣生成氫氣銅與稀硫酸不反應(yīng)銅與稀硫酸不反應(yīng)CuCu片上有較多氣泡，片上有較多氣泡，ZnZn片溶解。片溶解。銅片上產(chǎn)生氫氣。銅片上產(chǎn)生氫氣。電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)導(dǎo)線中

2、有電流通過導(dǎo)線中有電流通過提出問題提出問題為什么會產(chǎn)生電流呢？為什么會產(chǎn)生電流呢？GZnCu稀硫酸稀硫酸電子的定向移動電子的定向移動Zn - 2e- = Zn2+e-e-Zn2+e-e-e-H+H+e-e-H+ + 2e- = H2H2SO42-電子定向移動電子定向移動離子定向移動離子定向移動負極負極正極正極負極電極反應(yīng)式負極電極反應(yīng)式正極電極反應(yīng)式正極電極反應(yīng)式失去電子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)得到電子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)探索原電池的形成條件探索原電池的形成條件ZnCu_+H2SO4溶液溶液形成條件：形成條件：形成閉合電路形成閉合電路 ZnZnH2SO4溶液溶液ZnCH2S

3、O4溶液溶液兩個活潑性不同的電極兩個活潑性不同的電極ZnCu或或Fe酒精酒精具有電解質(zhì)溶液具有電解質(zhì)溶液前提：能進行的氧化還原反應(yīng)前提：能進行的氧化還原反應(yīng)CuZnH2SO4H2SO4能能不能不能能能不能不能不能不能ABcDE思考：下列裝置能形成原電池的是（思考：下列裝置能形成原電池的是（ ） H2SO4Zn塑料塑料H2SO4ZnPtFZnCuH2SO4nZnZ4OS2HHClZnCu煤油煤油ZnCuCuSO4ZnCuG試寫出試寫出F裝置的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式裝置的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)Zn-2e=Zn2+ 銅鋅原電池銅鋅原電池電解質(zhì)電解質(zhì)溶液溶液失失e，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生，

4、沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)還原反應(yīng)Cu2+2e- =Cu陰離子陰離子陽離子陽離子總反應(yīng)：總反應(yīng)：負極負極正極正極 2H+2e- =H2Zn-2e- =Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(離子方程式）離子方程式）（化學(xué)方程式）（化學(xué)方程式）電極反應(yīng)電極反應(yīng)正極：正極：負極：負極：（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）陽離子陽離子外電路外電路內(nèi)電路內(nèi)電路原電池原理的應(yīng)用原電池原理的應(yīng)用加快反應(yīng)速率：加快反應(yīng)速率：（形成原電池反應(yīng)，反應(yīng)速率加快形成原電池反應(yīng)，反應(yīng)速率加快） 例如，實驗室制例如，實驗室制H2時，由于鋅太純，反應(yīng)一般時，由于鋅太純，反應(yīng)一

5、般較慢，可加入少量較慢，可加入少量CuSO4以加快反應(yīng)速率。以加快反應(yīng)速率。 V(H2)t(時間時間)黑線表示純鋅和硫酸反應(yīng)生成的黑線表示純鋅和硫酸反應(yīng)生成的H2隨時間的變化，試畫出加入少隨時間的變化，試畫出加入少量量CuSO4固體后產(chǎn)生固體后產(chǎn)生H2隨時間的隨時間的變化曲線變化曲線例例 X、Y、Z、W都是金屬，把都是金屬，把X、Y浸入稀硫浸入稀硫酸溶液中，發(fā)現(xiàn)酸溶液中，發(fā)現(xiàn)X不斷溶解，不斷溶解，Y表面產(chǎn)生氣泡；表面產(chǎn)生氣泡；Z與與Y組成原電池時，電子由組成原電池時，電子由Y流向流向Z；Z、X浸浸入稀硫酸中，入稀硫酸中，Z發(fā)生氧化反應(yīng)；則發(fā)生氧化反應(yīng)；則X、Y、Z、W四種金屬的活動性順序為四種

6、金屬的活動性順序為判斷金屬活動性的強弱判斷金屬活動性的強弱一般說來一般說來: 活潑金屬作負極活潑金屬作負極,較不活潑的金屬作正極較不活潑的金屬作正極鋼鐵在干燥的空氣中不易生銹，而在潮濕的空鋼鐵在干燥的空氣中不易生銹，而在潮濕的空氣中卻易生銹，為什么呢？氣中卻易生銹，為什么呢？負極：負極： Fe - 2e- = Fe2+正極：正極： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-總反應(yīng)：總反應(yīng)： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2試寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)？試寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)？電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕金屬的腐蝕金屬的腐蝕設(shè)計原電池設(shè)計原電池 請結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：請結(jié)合組

7、成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：Fe + 2FeFe + 2Fe3+3+ = 3Fe = 3Fe2+2+設(shè)計成一個原電池。設(shè)計成一個原電池。1、電解液：、電解液： 。2、電極材、電極材料：料： 正極正極 ，負極，負極 。3、電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式 ：負極負極: .正極正極: . 形形色色的電池形形色色的電池 A A CuZn 稀稀H H2 2SOSO4 4KOH溶液溶液 CH4 O2 2 H2Oa極極 b極極用途廣泛的電池用于用于“神六神六”的太陽能電的太陽能電池池筆記本電腦專用電池筆記本電腦專用電池手機專用電池手機專用電池攝像機專用電池攝像機專用電池各式各樣的紐扣電各式各樣的紐扣電池池化學(xué)電池

8、化學(xué)電池一次電池一次電池二次電池二次電池燃料電池燃料電池堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池鉛蓄電池鉛蓄電池氫氧燃料電池氫氧燃料電池鋰離子電池鋰離子電池銀鋅蓄電池銀鋅蓄電池普通普通鋅錳鋅錳干電池干電池鋅銀紐扣電池鋅銀紐扣電池一、化學(xué)電池的分類一、化學(xué)電池的分類正極：正極：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH負極：負極：Zn +2OH-2e- =Zn(OH)2 總反應(yīng)：總反應(yīng)： Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag電池比能量大、電壓穩(wěn)定，儲存時間長，電池比能量大、電壓穩(wěn)定，儲存時間長，適宜小電流和連續(xù)放電適宜小電流和連續(xù)放電電解液：電解液：KOH二、一次電池二、一次電池 銀鋅原電池是用

9、不銹鋼制成的銀鋅原電池是用不銹鋼制成的小圓盒，形似紐扣，故稱紐扣電池。小圓盒，形似紐扣，故稱紐扣電池。盒內(nèi)一端填充氧化銀和石墨組成的盒內(nèi)一端填充氧化銀和石墨組成的活性材料，另一端填充鋅汞合金組活性材料，另一端填充鋅汞合金組成的活性材料。成的活性材料。 1、銀鋅電池、銀鋅電池普通鋅錳電池普通鋅錳電池堿性電池堿性電池 鋅鋅筒筒石墨石墨棒棒MnO2和和C普通鋅普通鋅- -錳干電池的結(jié)構(gòu)錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等2、普通干電池、普通干電池422),(Zn NH ClZnCl MnO C優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。 缺點：放電時間短，電壓下降快。缺點：

10、放電時間短，電壓下降快。3、堿性鋅、堿性鋅-錳干電池錳干電池電解質(zhì)：電解質(zhì)：KOH負極：負極：Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2正極：正極：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-缺點：缺點：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴優(yōu)點：優(yōu)點：比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流 和連續(xù)放電和連續(xù)放電電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2海水電池負極正極 4Al-12e- =4Al3+3O2+6H2O+12e- =12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(

11、OH)3 負極材料為鋁，正極材料為石墨。溶有氧氣的海水作電解質(zhì)溶液。鋰電池鋰電池的負極反應(yīng)均為常用于心臟起搏器的一種微型鋰電池，石墨作正極，電解質(zhì)溶液由四氯化鋁鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酸氯(SOCl2)中組成 。負極反應(yīng)：8Li-8e-=8Li+正極反應(yīng)：3SOCl2+8e-=SO3 2-+ 2S +6Cl-總反應(yīng)： 8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3 +2S21電池鉛蓄電池1、電極材料及原料2、電解質(zhì)溶液3、電極反應(yīng)式：正極：PbO2 負極：PbH2SO4溶液負極（Pb）: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2

12、O 正極（PbO2）: PbO2+4H+SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O總反應(yīng)：(放電時)(二)二次電池(可充電)轉(zhuǎn)移1mole-消耗多少molH2SO4222PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充電過程PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq) 還原反應(yīng)陰極：陽極：PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) 氧化反應(yīng)接電源負極接電源正極充電過程總反應(yīng)：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)鉛蓄電

13、池的充放電過程：放電充電233)鉛蓄電池優(yōu)缺點簡析缺點：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境優(yōu)點：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉其它二次電池鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池正極：總反應(yīng)式：負極：2NiOOH+Cd Cd(OH)2+2Ni(OH)2放電充電Cd+2OH Cd(OH)22NiOOH+2Ni(OH)2+2OH鎳鎘電池陽極：陰極：放電充電Cd(OH)2 + Cd+2OHNi(OH)2+2OH 22NiOOH+總反應(yīng)：鎳氫電池 2NiOOH+H2 Ni(OH)2+2H2O放電充電正極：負極：H2+2OH H2O2NiOOH+2+2Ni(OH)2+2OH放

14、電陽極：陰極：H2O+H2+2OHNi(OH)2+2OH 22NiOOH+2充電總反應(yīng)：鈉硫電池 2Na+XS Na2Sx放電充電正極：負極：2NaNa+xS+2Sx2 一種高能電池，以熔融的鈉、硫為兩極，以Na+ 導(dǎo)電的Al2O3陶瓷作為固體電解質(zhì)，電池內(nèi)的主要反應(yīng)：275 5、銀鋅蓄電池、銀鋅蓄電池 正極殼填充Ag2O和石墨，負極蓋填充鋅汞合金，電解質(zhì)溶液KOH。反應(yīng)式為：2Ag+Zn(OH)2 Zn+Ag2O+H2O 寫出電極反應(yīng)式。充電放電28銀-鋅蓄電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表示為：2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O放電充電此電池放電時，負極上

15、發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（ ）A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnD電極反應(yīng)：負極：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正極：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-29氫氧燃料電池工作原理介質(zhì)介質(zhì)電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： 2H2 + = 2H2O 酸性酸性負極負極正極正極中性中性負極負極 正極正極堿性堿性負極負極正極正極2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-30固體氫氧燃料電池固體電解質(zhì)介質(zhì)固

16、體電解質(zhì)介質(zhì)電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： 2H2 + = 2H2O 負負極極正正極極負負極極 正正極極2H2 - 4e- +2O2= 2H2O O2 + 4e-= 2O2 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 31它是以兩根金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通入甲烷和氧氣。電極反應(yīng)為：負極：正極：電池總反應(yīng)：2O2+ 4H2O +8e-= 8OH -CH4+ 10OH -8e-= CO32- + 7H2OCH4+ 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3 H2O甲烷新型燃料電池分析溶液的pH變化。電解質(zhì)為KOH溶液若用C2H6、CH3OH呢？32C2

17、H6燃料電池、電解質(zhì)為KOH溶液負極：正極：電池總反應(yīng)：CH3OH燃料電池、電解質(zhì)為KOH溶液負極：正極：電池總反應(yīng)：7O2+ 14H2O +28e-=28OH -2C2H6+ 36OH -28e-= 4CO32- + 24H2O2C2H6+ 7O2 +8KOH = 4K2CO3 + 10 H2O3O2+6H2O +12e-= 12OH -2CH3OH+ 16OH -12e-= 2CO32- + 12H2O2CH3OH+ 3O2 + 4KOH = 2K2CO3 + 6 H2O33C4H10、空氣燃料電池、電解質(zhì)為熔融K2CO3, 用稀土金屬材料作電極（具有催化作用）負極：正極：電池總反應(yīng)：13

18、O2 +52e- + 26CO2 =26CO3 2-2C4H10 -52e- + 26CO32- = 34 CO2+ 10H2O2C4H10+ 13O2 = 8CO2 + 10 H2O熔融鹽燃料電池CO-2e-+CO32- =2CO2O2+4e-+2CO2=2CO32-總方程式：2CO+O2=CO2負極:正極: 可用和的熔融鹽混合物作電解質(zhì)， 為負極燃氣， 空氣與 的混合氣體為正極助燃氣，制得在 650下工作的燃料電池。肼空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%30%的KOH溶液，肼空氣燃料電池肼（N2H4）又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。 N2H4+4OH4e=4H2

19、O+N2肼空氣燃料電池負極正極總反應(yīng): N2H4+O2=N2+2H2OO2+4e+2H2O=4OH-書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點：書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點：2 2負極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得負極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如4價的價的C在在酸性溶液中酸性溶液中以以CO2形式存在，在形式存在，在堿性溶液中堿性溶液中以以CO32形式存在）；形式存在）；1 1將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后，相加得到將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后，相加得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反總反應(yīng)，總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反應(yīng)；應(yīng)；3 3溶液溶液中不存在中不存在O2：在酸性溶液中它與：在酸性溶液中它與H結(jié)結(jié)合成合成H2O、在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成、在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成OH；ZnCH2SO4溶液溶液2、原電池的構(gòu)成條件1）兩種活潑性不同的金）兩種活潑性不同的金屬屬(或?qū)щ姺墙饘倩驅(qū)щ姺墙饘? 作作電極電極。3）兩極相連形）兩極相連形成成閉合回路閉合回路。2）電極材料均插到）電極材料均插到電解質(zhì)溶