化學(xué)能和電能

1、化學(xué)能和電能第1頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二 電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱為電力。第2頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化2001年我國發(fā)電總量構(gòu)成圖估計在2050年火電仍居首位火電，又稱為火力發(fā)電。那么，火究竟是如何轉(zhuǎn)化為電？第3頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二 化學(xué)能 熱能 機械能 電能燃燒蒸汽發(fā)電機1、火力發(fā)電的原理分析。第4頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二2、火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析燃燒氧化還原反應(yīng)氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移火

2、力發(fā)電將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化過程關(guān)鍵本質(zhì)本質(zhì)引起第5頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二3、火力發(fā)電的利弊分析。思考1：火力發(fā)電有何利與弊？燃料燃燒轉(zhuǎn)化為電能后，社會中應(yīng)用最廣泛、使用最方便。利弊產(chǎn)生二氧化硫和氮的氧化物，導(dǎo)致空氣污染，也會造成酸雨，破壞生態(tài)環(huán)境；會產(chǎn)生二氧化碳，會使地球的溫室效應(yīng)惡化。能量的轉(zhuǎn)化效率地低.第6頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二思考2：假設(shè)你是電力工程師，面對這些利與弊，你會如何應(yīng)對呢？a、改進火力發(fā)電 方式之一就是嘗試將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。就像電池。其好處就是減少中間環(huán)節(jié)能損，高效

3、、清潔利用燃料，不浪費能源，更方便。b、研究新的發(fā)電方式第7頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二4、原電池學(xué)生實驗24現(xiàn) 象電極方程式電極銅片鋅片電流表有氣泡產(chǎn)生不斷溶解指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)Zn2e=Zn2+(氧化反應(yīng))2H+2e=H2(還原反應(yīng))實驗結(jié)果表明，導(dǎo)線中有電流通過。 正極負(fù)極將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。第8頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二 當(dāng)把用導(dǎo)線連接的銅片和鋅片一同浸入稀硫酸時，由于鋅比銅活潑，容易失去電子，鋅被氧化成Zn2+而進入溶液，電子由鋅片通過導(dǎo)線流向銅片，溶液中的H+從銅片獲得電子被還原成氫原子，氫原子結(jié)合成氫分子從銅片上逸出。 第9頁

4、，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二 學(xué) 與 問 你知道電子是怎樣流動的嗎？你如何判斷電源的正極、負(fù)極？ 我們知道，電流是從正極流向負(fù)極的，與電子的流向是相反的。從實驗知道電子從鋅片流向銅片，所以電流應(yīng)該是從銅片流向鋅片的，因此可知原電池兩極的判斷方法：活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng)向外線路提供電子原電池的負(fù)極；不活潑金屬（或石墨）發(fā)生還原反應(yīng)接受外線路提供的電子原電池的正極。 第10頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二實踐活動自制電池水果電池。如下圖：第11頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)： 較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活

5、潑的金屬（負(fù)極）通過外電路流向較不活潑的金屬（正極） 化學(xué)電池由正極、負(fù)極、電解質(zhì)溶液以及容器組成。第12頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二思考與交流 通過以上實驗和探究，試說明化學(xué)電池由幾部分組成，它的組成條件是什么？ 總結(jié)歸納原電池的構(gòu)成條件： 有兩種活動性不同的金屬（或非金屬導(dǎo)體）作電極。 電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。 兩極相連形成閉合電路。第13頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二一、銅片和鋅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中,鋅片是( ) 極 二、在用鋅片,銅片和稀硫酸組成的原電池裝置中,經(jīng)過一段時間工作后,下列說法中正確的是( )A、鋅片是正極,銅片上

6、有氣泡產(chǎn)生B、電流方向是從 鋅片流向銅片C、溶液中硫酸的物質(zhì)的量減小D、電解液的PH保持不變 負(fù)C第14頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二化學(xué)電源空氣電池鋰電池第15頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二(1)干電池的構(gòu)造是什么樣的?(2)干電池的負(fù)極和正極分別是什么?電解質(zhì)溶液又是什么?(3)干電池使用久了會發(fā)生什么現(xiàn)象?思考題第16頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二(4)什么叫做充電電池?鉛蓄電池的構(gòu)造是什么樣的?(5)鉛蓄電池負(fù)極和正極分別是什么?電解質(zhì)溶液又是什么?(6)廢舊電池是否應(yīng)該回收?為什么?第17頁，共29頁，2022年

7、，5月20日，0點2分，星期二干電池 上圖是鋅錳干電池負(fù)極:Zn- 2e- =Zn2+正極(C):2NH4+ 2e- =2NH3+2H2 第18頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二 體積小、性能好的堿性鋅錳電池應(yīng)運而生。這類電池的重要特征是電解液由原來的中性變?yōu)殡x子導(dǎo)電性更好的堿性，負(fù)極也由鋅片改為鋅粉，反應(yīng)面積成倍增長，使放電電流大幅度提高。第19頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二鉛蓄電池第20頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二負(fù)極:Pb+SO42-2e-=PbSO4正極:PbO2+4H+SO42- +2e-=PbSO4+2H2O總反

8、應(yīng):Pb+PbO2+2H2SO4= PbSO4+2H2O放電第21頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二鋰電池 鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比較，使用壽命大大延長。第22頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二新型燃料電池 燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池負(fù)極:2H24e- +4OH- =4H2O正極:O2+2H2O+4e- =4OH-總反應(yīng):2H2+O2=2H2O電極:多孔鎳 電解質(zhì):KOH第23頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，

9、星期二科學(xué)探究構(gòu)成原電池的條件實驗序號步驟要求在一支試管中加入少量稀硫酸和一小粒純鋅粒實驗現(xiàn)象用化學(xué)方程式解釋實驗現(xiàn)象 思考問題尋找答案1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得電子？2. Zn是通過什么途徑將電子轉(zhuǎn)移給溶液中H+的？3.想什么辦法使Zn與H+分開，不讓H+直接在Zn表面得電子？列出你對問題3的想 法 學(xué)生實驗探究第24頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二實驗序號步驟要求在另一支試管中加入少量稀硫酸和一小粒純鋅粒，再將一根粗銅絲插入試管，觀察一會兒，使銅絲與鋅粒接觸，觀察現(xiàn)象實驗現(xiàn)象 用化學(xué)方程式解釋實驗現(xiàn)象 思考問題尋找答案1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得

10、電子？2. Zn是通過什么途徑將電子轉(zhuǎn)移給溶液中H+的？3. H+得到的電子是Cu失去的嗎？Cu在這個過程中起什么作用？4.想什么辦法讓這種電子的轉(zhuǎn)移變成電流？列出你對問題4的想 法 第25頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二實驗序號步驟要求將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象實驗現(xiàn)象 寫化學(xué)方程式或解釋實驗現(xiàn)象 思考問題尋找答案1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得電子？2.電子從Zn到溶液中H+經(jīng)歷了哪些途徑？3.導(dǎo)線在這個過程中起什么作用？4.你怎樣才能知道導(dǎo)線中有電子流過？怎樣才能知道導(dǎo)線中電子流動方向？組內(nèi)交流列出想法 第26頁，共29頁，2

11、022年，5月20日，0點2分，星期二實驗序號步驟要求將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，在導(dǎo)線中間接入一個電流計，平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象。將鋅片和銅片用導(dǎo)線反接電流計再做實驗，觀察現(xiàn)象實驗現(xiàn)象 解釋實驗現(xiàn)象 思考問題尋找答案1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得電子？2.電子從Zn到溶液中H+經(jīng)歷了哪些途徑？3.電流計在這個過程中起什么作用？4.你認(rèn)為這個過程中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是怎樣的？組內(nèi)交流列出想法 第27頁，共29頁，2022年，5月20日，0點2分，星期二原電池構(gòu)成部分對比一實驗現(xiàn)象解釋或?qū)懟瘜W(xué)方程式稀硫酸Zn 石墨 稀硫酸Cu 石墨 電流計 原電池構(gòu)成部分對比二實驗現(xiàn)象解釋或?qū)懟瘜W(xué)方程式稀硫