化學(xué)能與電能課件

化學(xué)能與電能閱讀教材39-40頁回答下列問題1、何為一次能源、二次能源？2、電能是一次能源還是二次能源？3、根據(jù)2001年我國發(fā)電總量構(gòu)成圖，我國（）發(fā)電居于首位。4、火力發(fā)電的原理是什么？其關(guān)鍵是什么？火力發(fā)電原理及過程燃燒蒸汽發(fā)電機(jī)化學(xué)能熱能

機(jī)械能

電能火力發(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)引起稀硫酸ZnCu

將一Zn片、Cu片平行插入稀硫酸中，有什么現(xiàn)象？寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式。實(shí)驗(yàn)探究稀硫酸ZnCu實(shí)驗(yàn)探究稀硫酸ZnCu現(xiàn)象(3)電流表指針有偏轉(zhuǎn)(2)銅片上有氣泡產(chǎn)生(1)鋅片不斷溶解稀硫酸ZnCuZn2+e-e-H+H+－+Zn－2e-=Zn2+總反應(yīng)：2H++2e-=H2↑Zn+2H+=Zn2++H2↑（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）鋅片：銅片：Cu-Zn原電池：負(fù)極：正極：怎樣才能構(gòu)成一個原電池呢？稀硫酸CuCu（B）（C）稀硫酸ZnC稀硫酸ZnZn（D）活潑性不同的兩種金屬

(或金屬與非金屬導(dǎo)體或氧化物)做電極前提條件：能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)稀硫酸CuC（A）酒精ZnCu（D）（E）硫酸銅溶液ZnCu兩電極相連放在電解質(zhì)溶液中，形成閉合回路。稀硫酸稀硫酸CuZn（G）（F）稀硫酸原電池電極名稱的確定方法①根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。通常是活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬、碳棒、化合物是正極。②根據(jù)電極反應(yīng)的本身確定。失電子的反應(yīng)→氧化反應(yīng)→負(fù)極得電子的反應(yīng)→還原反應(yīng)→正極③根據(jù)電子或電流流動方向（外電路）：電子從負(fù)極流出沿導(dǎo)線流入正極電流從正極流出沿導(dǎo)線流入負(fù)極ee④根據(jù)離子的定向移動（內(nèi)電路）陽離子向正極移動陰離子向負(fù)極移動⑤根據(jù)離子方程式判斷Fe+2H+=Fe2++H2（負(fù)極）（在正極）稀硫酸ZnCu

將Zn片、Cu片上端連接插入稀硫酸中，可以形成原電池嗎？問題原電池原理的應(yīng)用：1.加快反應(yīng)速率2.判斷金屬活動性3.廣泛應(yīng)用于制造各種化學(xué)電源常見的化學(xué)電源

[導(dǎo)學(xué)導(dǎo)練]負(fù)正電解質(zhì)一次性不能不可逆負(fù)極：Zn–2e-=Zn2+正極：2NH4++2e-=2NH3+H2總反應(yīng)：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2其他干電池：堿性鋅-錳干電池、銀-鋅紐扣電池等優(yōu)點(diǎn)：攜帶方便缺點(diǎn)：電量小，污染大干電池（負(fù)極）（正極）鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2

和

H2O等干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理

(3)缺陷與改進(jìn)：鋅錳干電池電量小，而且在放電過程中容易發(fā)生氣漲或漏液，會導(dǎo)致電器設(shè)備的

。改進(jìn)措施：①在外殼套上防腐金屬筒或塑料筒制成

電池；②將電池內(nèi)的電解質(zhì)NH4Cl換成濕的KOH，并在構(gòu)造上進(jìn)行改進(jìn)，制成

性鋅錳電池。腐蝕防漏堿2．充電電池

(1)充電電池又稱

電池。充電電池在放電時所進(jìn)行 的

反應(yīng)，在充電時又

進(jìn)行，

重新轉(zhuǎn)化為

，使充電、放電可在一定時間內(nèi)循環(huán)進(jìn)行。二次氧化還原逆向生成物反應(yīng)物（1）鉛蓄電池最早使用的充電電池正極材料上涂有棕褐色的PbO2，負(fù)極材料是海綿狀的金屬鉛，兩極浸在H2SO4溶液中。2.充電電池（又稱二次電池，能夠重復(fù)）總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O負(fù)極：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O其他蓄電池：鎳-鎘蓄電池、銀-鋅蓄電池等優(yōu)點(diǎn)：可反復(fù)使用

缺點(diǎn)：污染大2、鉛蓄電池（1）鉛蓄電池2.充電電池（又稱二次電池，能夠重復(fù)）負(fù)極：負(fù)極反應(yīng)：正極：正極反應(yīng)：Pb+SO42--2e-=PbSO4PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2OPbPbO2鉛蓄電池充電和放電的總反應(yīng)式：Pb+PbO2+H2SO4

2PbSO4+2H2O放電充電（2）鎳鎘充電電池：它是一種體積小，具有殘留性記憶的充電電池，可重復(fù)使用500次以上。它以Cd為負(fù)極，NiO(OH)為正極，KOH為電解液。廣泛用于收錄機(jī)、無線對講機(jī)、電子閃光燈、電動剃須刀等，但有毒（鎘致癌），廢舊電池要回收處理，防止污染環(huán)境。

2NiO(OH)+Cd+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2

充電放電寫出電極反應(yīng)式負(fù)極(Cd)正極(NiO（OH))Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2

2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-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。優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量輕、電壓高、工效高和貯存壽命長。用途：用于電腦、照相機(jī)、手表、心臟起搏器上，及火箭、導(dǎo)彈等的動力電源。3.鋰電池負(fù)極：Li－e-

＝Li＋

正極：MnO2＋Li＋＋e-＝LiMnO2

總反應(yīng)：Li＋MnO2＝LiMnO2

新一代可充電的綠色電池。廢電池對環(huán)境的危害電池中含有汞、鎘、鉛等有毒金屬。隨意丟棄廢電池會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。上世紀(jì)50年代，震驚世界的日本“水俁病”就是因汞中毒引起的。3．燃料電池

(1)燃料電池是通過

與

分別在兩個電極上發(fā)生

反應(yīng)，將

能直接轉(zhuǎn)化為

能的裝置。

(2)燃料電池與火力發(fā)電相比，其燃料的利用率

、能量轉(zhuǎn)化率

。與干電池或者蓄電池的主要差別在于反應(yīng)物

，而是由外設(shè)裝備提供

和

等,同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池。電池起著類似于試管、燒杯等反應(yīng)器的作用。燃料氧化劑氧化還原化學(xué)電高高不是儲存在電池內(nèi)部燃料氧化劑（3）燃料電池氫氧燃料電池結(jié)構(gòu)氫氧燃料電池：負(fù)極：2H2＋4OH—－4e—

＝4H2O（氧化反應(yīng)）正極：O2＋2H2O＋4e—＝4OH—（還原反應(yīng)）總反應(yīng)：2H2＋O2＝2H2O練習(xí)：下列裝置哪些可以形成原電池?AAAAAAAZnCuFeC(石墨)ZnCuZnZnFe陶瓷FeCuSiC(石墨)稀H2SO4CuSO4溶液稀H2SO4

稀H2SO4

ABCDZnCuA稀H2SO4CuSO4溶液酒精稀H2SO4

EFGH練習(xí)1：判斷原電池的正負(fù)極AAMgAlFeCuFeCu稀H2SO4NaOH

溶液稀HNO3

濃HNO3

ABCDMgAlAAH2SO4(aq)CuSO4(aq)ZnCu負(fù)極():.正極():.總反應(yīng)式:.負(fù)極():.正極():.總反應(yīng)式:.練習(xí)2：請在圖上標(biāo)出電子的流動方向和電流方向,并判斷正負(fù)極，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式.AgFeZnZn－2e-=Zn2+

CuCu2++2e-=Cu

Zn+Cu2+

=Zn2++

CuFeFe－2e-=Fe2+

Ag2H++2e-=H2↑

Fe+2H+=Fe2++H2↑

Ie-e-I練習(xí)3：把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負(fù)極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強(qiáng)到弱的為：()A．a(chǎn)>b>c>dB．a(chǎn)>c>d>bC．c>a>b.>dD．b>d>c>aB

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。1、電解液：

。2、電極材料：正極

，負(fù)極

。3、電極反應(yīng)式：負(fù)極:.正極:.1、電解液：硫酸銅、氯化銅、硝酸銅等可溶性銅鹽溶液2、電極材料：負(fù)極：鐵，正極：銅、石墨或比鐵不活潑的其他金屬

拓展：

Fe－2e-=Fe2+Cu2++2e-=Cu

思考題請根據(jù)反應(yīng)2Fe3++Fe

=3Fe2+設(shè)計原電池，你有哪些可行方案?Fe-CuFeCl3Fe-CFe(NO3)3Fe-AgFe(SO4)3①Al作____極,②Cu作____極電極反應(yīng)式是：負(fù)極___________________

正極___________________總反應(yīng)式_____________________四、原電池電極反應(yīng)式的書寫[例題2]Al和Cu作電極所構(gòu)成的原電池,電解質(zhì)溶液為稀硫酸負(fù)正2Al-6e-=2Al3+6H++6e-=3H2↑2Al+6H+=2Al3++3H2↑[例題3]Al和Cu作電極所構(gòu)成的原電池,電解質(zhì)溶液為濃硝酸①Al