上課用電能與化學(xué)能

1、2010年3月24日水電站水電站直接從自然界直接從自然界取得取得的能源稱為的能源稱為一次能源一次能源 電能是現(xiàn)代社會電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛、使用中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的最方便、污染最小的一種二次能源，又稱一種二次能源，又稱為電力。為電力。一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到的能源稱為一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到的能源稱為二次能源二次能源1,火力發(fā)電原理及過程火力發(fā)電原理及過程燃燒燃燒蒸汽蒸汽發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)化學(xué)能化學(xué)能 熱能熱能 機(jī)械能機(jī)械能 電能電能一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化化學(xué)能電能化學(xué)能電能 ？（看書（看書P35頁第二、三段，回答問題）頁第二、三段，回答問題）1、當(dāng)

2、氧化劑和還原劑直接接觸進(jìn)行反應(yīng)時，化學(xué)、當(dāng)氧化劑和還原劑直接接觸進(jìn)行反應(yīng)時，化學(xué)能要經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換為電能。能要經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換為電能。2、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應(yīng)和還原反、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個不同區(qū)域進(jìn)行。應(yīng)在兩個不同區(qū)域進(jìn)行。3、需要在氧化劑和還原劑之間架設(shè)橋梁使電子從、需要在氧化劑和還原劑之間架設(shè)橋梁使電子從氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。4、考慮氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的條件和環(huán)境，、考慮氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的條件和環(huán)境，化學(xué)物質(zhì)的選擇?；瘜W(xué)物質(zhì)的選擇。5、從電學(xué)角度考慮儀器選擇和組裝問題。、從電學(xué)角度考慮儀器

3、選擇和組裝問題。2. 電極反應(yīng)電極反應(yīng)總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2負(fù)極（鋅片）：負(fù)極（鋅片）： Zn2e- =Zn2+ （活潑金屬做負(fù)（活潑金屬做負(fù) 極，失電子，被腐蝕）極，失電子，被腐蝕）正極（銅片）：正極（銅片）： 2H+2e- =H2（得電子（得電子)一、銅鋅原電池一、銅鋅原電池1、現(xiàn)象：鋅腐蝕，銅片上產(chǎn)生氣泡。、現(xiàn)象：鋅腐蝕，銅片上產(chǎn)生氣泡。3、溶液中離子：、溶液中離子：陰離子移向負(fù)極，（負(fù)向負(fù)）陰離子移向負(fù)極，（負(fù)向負(fù)）陽離子移向正極；（正向正）陽離子移向正極；（正向正）二二、原電池：、原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。（1 1）

4、反應(yīng)本質(zhì)：）反應(yīng)本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)（2 2）電子轉(zhuǎn)移：）電子轉(zhuǎn)移： 得電子數(shù)得電子數(shù)= =失電子數(shù)失電子數(shù)= =轉(zhuǎn)移電子數(shù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)(3)實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象：負(fù)極負(fù)極：電極溶解電極溶解，被腐蝕，被腐蝕正極正極：有氣泡冒出有氣泡冒出或或有固體析出有固體析出鐵與硫酸銅反應(yīng)4 4、原電池的構(gòu)成條件、原電池的構(gòu)成條件1）自發(fā)的氧化還原反應(yīng)）自發(fā)的氧化還原反應(yīng)3）電解質(zhì)溶液）電解質(zhì)溶液2）活潑性不同的金屬）活潑性不同的金屬 作電極。作電極。4）形成閉合回路。）形成閉合回路。 請同學(xué)們根據(jù)原電池的原理，指出下列請同學(xué)們根據(jù)原電池的原理，指出下列原電池的正極與負(fù)極分別是什么？寫出電極原電池的正極

5、與負(fù)極分別是什么？寫出電極反應(yīng)方程式和總反應(yīng)方程式。反應(yīng)方程式和總反應(yīng)方程式。鞏鞏 固固 練練 習(xí)習(xí) 相同條件下，純鋅粒和粗鋅粒與同濃度的相同條件下，純鋅粒和粗鋅粒與同濃度的稀硫酸反應(yīng)的速率一樣嗎？為什么？假如要稀硫酸反應(yīng)的速率一樣嗎？為什么？假如要求你設(shè)計實驗來證明你的觀點，你的實驗方求你設(shè)計實驗來證明你的觀點，你的實驗方案是怎樣的？證據(jù)和結(jié)論又是什么？案是怎樣的？證據(jù)和結(jié)論又是什么？2. 設(shè)計原電池，要求設(shè)計原電池，要求（1）鐵作正極，）鐵作正極，（2）鐵作負(fù)極，）鐵作負(fù)極，則另一電極和電解質(zhì)溶液如何選擇？則另一電極和電解質(zhì)溶液如何選擇？原電池的設(shè)計原電池的設(shè)計（1） 請結(jié)合組成原電池的條

6、件，將氧化還原反應(yīng)：請結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)： Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ 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(fù)極，負(fù)極 。3、電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式 ： 負(fù)極負(fù)極: . 正極正極: . 思思 考考 題題請根據(jù)反應(yīng)請根據(jù)反應(yīng) 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+設(shè)計原電池，你有哪些可行方案設(shè)計原電池，你有哪些可行方案?Fe-Cu FeCl3Fe-C Fe(NO3)3Fe-Ag Fe(SO4)3（二）金屬腐蝕的類型（二）金屬腐蝕的類型化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕一、一、 金屬的電化學(xué)腐蝕金

7、屬的電化學(xué)腐蝕金屬陽離子金屬陽離子失失e-金屬原子金屬原子（一）金屬腐蝕的本質(zhì)：（一）金屬腐蝕的本質(zhì)： 金屬腐蝕：金屬腐蝕：是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生反應(yīng)是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。而腐蝕損耗的過程。鋼鐵的鋼鐵的析氫腐蝕析氫腐蝕示意示意圖圖鋼鐵的鋼鐵的吸氧腐蝕吸氧腐蝕示意示意圖圖思考：你能寫出它們的電極反應(yīng)式？思考：你能寫出它們的電極反應(yīng)式？1、 鐵銹的成份是什么？是怎樣形成的？鐵銹的成份是什么？是怎樣形成的？2、將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡、將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡一下，放入如圖所示的具支試管中幾分鐘后，一下，放入如圖所示的具支

8、試管中幾分鐘后，導(dǎo)管中的水柱上升了，你知道為什么嗎？導(dǎo)管中的水柱上升了，你知道為什么嗎？提出疑問提出疑問：1、化學(xué)腐蝕：、化學(xué)腐蝕： 金屬跟接觸到的物質(zhì)（金屬跟接觸到的物質(zhì)（O2、Cl2、等）直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。等）直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。2、電化學(xué)腐蝕：、電化學(xué)腐蝕：不純的金屬或合金與電解質(zhì)溶不純的金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸，會液接觸，會發(fā)生原電池反應(yīng)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬，比較活潑的金屬失電子被氧化的腐蝕。失電子被氧化的腐蝕。電化學(xué)腐蝕的類型電化學(xué)腐蝕的類型析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕1、析氫腐蝕、析氫腐蝕水膜呈酸性水膜呈酸性負(fù)極：負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+正

9、極：正極：2H+2e-=H2總：總：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 Fe2O3 nH2O（鐵銹）（鐵銹）2、吸氧腐蝕、吸氧腐蝕水膜呈中性或水膜呈中性或堿性或堿性或酸性很弱酸性很弱負(fù)極：負(fù)極：2Fe-4e-=2Fe2+正極：正極：O2+2H2O+4e-=4OH-總：總：2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)31、如圖、如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：（1）若液面上升，則溶液呈若液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生性，發(fā)生 腐蝕腐蝕,電極反應(yīng)式為：負(fù)極：電極反應(yīng)式為：負(fù)極： ,正極：正極：若液

10、面下降，則溶液呈若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：負(fù)極： 正極：正極： 。（2）中性或堿性中性或堿性 吸氧吸氧2Fe4e-2Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性酸性析氫析氫Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 請大家根據(jù)鐵生銹的原理，思考請大家根據(jù)鐵生銹的原理，思考應(yīng)采取什么措施防止鐵生銹？應(yīng)采取什么措施防止鐵生銹？原理原理 ：形成形成原電池原電池反應(yīng)時，讓活潑金屬做負(fù)反應(yīng)時，讓活潑金屬做負(fù)極參與反應(yīng)，被保護(hù)金屬做正極，不參極參與反應(yīng)，被保護(hù)金屬做正極，不參與反應(yīng)，起到保護(hù)作用。與反應(yīng)，起到保護(hù)作用。1 1、犧牲陽極保護(hù)法、犧牲陽極保護(hù)法二、

11、金屬的電化學(xué)保護(hù)二、金屬的電化學(xué)保護(hù) 犧牲陽極犧牲陽極的的陰極保護(hù)法陰極保護(hù)法示意圖示意圖2 2、外加電流法、外加電流法 將將被保護(hù)金屬被保護(hù)金屬與另一與另一附加電極附加電極作為電解池的作為電解池的兩個極，使被保護(hù)的金屬作為陰極，在外加直流兩個極，使被保護(hù)的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。輔助陽極輔助陽極（不溶性）（不溶性）外加電流的陰極保護(hù)法示意圖外加電流的陰極保護(hù)法示意圖除此以外還有其它防護(hù)方法？除此以外還有其它防護(hù)方法？生活中常見的通過覆蓋保護(hù)層防止

12、鐵生銹的方法：生活中常見的通過覆蓋保護(hù)層防止鐵生銹的方法：1、在鐵的表面噴涂上防腐油漆（如橋梁、汽車、船舶）、在鐵的表面噴涂上防腐油漆（如橋梁、汽車、船舶）2、油和油脂可以用來保護(hù)機(jī)器中由金屬制成的轉(zhuǎn)動部分，、油和油脂可以用來保護(hù)機(jī)器中由金屬制成的轉(zhuǎn)動部分，如齒輪。如齒輪。3、用塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯等）噴涂或包裹在金屬、用塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯等）噴涂或包裹在金屬表面。表面。4、在鐵的表面覆蓋一層搪瓷，如臉盤等金屬器皿。、在鐵的表面覆蓋一層搪瓷，如臉盤等金屬器皿。5、在鐵的表面覆蓋一層其他金屬（如鍍錫、鍍鋅）、在鐵的表面覆蓋一層其他金屬（如鍍錫、鍍鋅）使使用用不不銹銹鋼鋼使用馬口鐵使用馬

13、口鐵:在鐵皮鍍上千分之一厘米的錫在鐵皮鍍上千分之一厘米的錫,可隔絕空氣與水可隔絕空氣與水犧牲金屬保護(hù)法 形成原電池可加快反應(yīng)速率形成原電池可加快反應(yīng)速率 當(dāng)形成原電池之后，反應(yīng)速率加快，如實當(dāng)形成原電池之后，反應(yīng)速率加快，如實驗室制驗室制H2時時, 純純Zn反應(yīng)不如粗反應(yīng)不如粗Zn跟酸作用的速跟酸作用的速率快。率快。形成原電池的反應(yīng)速率形成原電池的反應(yīng)速率 普通化學(xué)反應(yīng)速率普通化學(xué)反應(yīng)速率4. 下圖三個裝置中，鐵腐蝕的速率下圖三個裝置中，鐵腐蝕的速率的大小順序的大小順序。二、發(fā)展中的化學(xué)電源二、發(fā)展中的化學(xué)電源干電池堿性電池蓄電池鋰離子電池燃料電池鋰電池鋰電池 鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電鋰

14、是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比較，使用壽命大大延長。負(fù)極相比較，使用壽命大大延長。干電池堿性電池1、干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理（1）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理）干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理負(fù)極：負(fù)極：Zn - 2e- = Zn2+正極：正極：2NH4+ + 2e- = 2NH3+H2Zn + 2NH4+ = Zn2+2NH3+H2電池總反應(yīng)式：電池總反應(yīng)式：蓄電池蓄電池（2）充電電池）充電電池(又稱二次電池又稱二次電池)（2）充電電池）充電電池(又稱二次電池又稱二次電池)Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2