第2章第2節(jié)化學(xué)能與電能

1、第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量,谷城縣第二中學(xué) 韓志濤,第二節(jié) 化學(xué)能與電能,電能（電力）：二次能源,一次能源和二次能源,1,火力發(fā)電原理及過程,燃燒,蒸汽,發(fā)電機(jī),一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化,火力發(fā)電優(yōu)點,a.我國煤炭資源豐富,廉價方便. b.電能清潔安全,又快捷方便,火力發(fā)電缺點,a.排出大量的溫室效應(yīng)氣體. b.有廢氣可能導(dǎo)致酸雨 c.廢料廢水 d.儲量有限 e.能量轉(zhuǎn)換效率低,1、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。 2、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。 3、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

2、。 4、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。 5、從電學(xué)角度考慮儀器選擇和組裝問題,實驗一】 分別把鋅片和銅片插入到稀H2SO4中, 觀察現(xiàn)象,一,原 電 池 原 理,鋅片上有氣泡,銅片上沒有氣泡,Zn+ 2H+ Zn2+ + H2,實驗二】 再用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來，觀察銅片上有無氣泡產(chǎn)生,在導(dǎo)線中間接入一個電流表， 觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn),實驗現(xiàn)象：銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片不斷溶解，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),實驗結(jié)論：導(dǎo)線中有電流通過電子流動.avi,原電池,負(fù)極出電子，電子回正極,2、變化: 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

3、還原反應(yīng)接受外線路提供的電子原電池的正極,一、原電池 1、定義:把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),必發(fā)生得電子的還原反應(yīng),失,得,Zn2e- Zn2,2H+ 2e- H2,負(fù)極,正極,Zn+ 2H+ Zn2+ + H2,有氣體產(chǎn)生,Zn片溶解,4、原電池的構(gòu)成條件,兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和 另一種非金屬導(dǎo)體）構(gòu)成電極。 電解質(zhì)溶液。 電極用導(dǎo)線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路,3、化學(xué)電池的組成: 正極、負(fù)極、電解質(zhì)溶液以及容器,5,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)，電子從較活潑的金屬（負(fù)極）通過外電路流向較不活潑的金屬（正極,氧化還原反應(yīng),例1： 銅.鋅.稀H2SO4

4、組成的原電池電極反應(yīng)式: 負(fù)極(Zn): Zn -2e- = Zn2+ (氧化反應(yīng))電極本身失去電子. 正極(Cu): 2H+2e- = H2 (還原反應(yīng))電解質(zhì)溶液中的陽離子得電子. 注: 得失電子相等, 總反應(yīng)式:兩式相加 2H+ Zn= H2 + Zn2+ 或 Zn+ H2SO4=ZnSO4+H2,C,H2SO4,不可以,不可以,可以,不可以,例2,病 例 分 析,例3,病 例 分 析,病 例 分 析,你能為她開一個藥方嗎,6,判斷原電池正、負(fù)極的方法,由組成原電池的兩極材料判斷,一般是活潑的金屬為負(fù)極 活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極,根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷,電流是由正極

5、流向負(fù)極； 電子流動方向是由負(fù)極流向正極,根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷,原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)， 正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng),判斷下列裝置是否能構(gòu)成原電池，并寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)及總反應(yīng),1,ZnZn與稀硫酸進(jìn)行實驗. 2,ZnZn與稀硫酸進(jìn)行實驗. 3,Zn石墨與稀硫酸進(jìn)行實驗. 4,FeZn與稀硫酸進(jìn)行實驗. 5,CuZn與乙醇進(jìn)行實驗. 6,CuZn與一個西紅柿(或一個蘋果)進(jìn)行實驗. 7,CuZn與兩個西紅柿進(jìn)行實驗. 8,CuZn與橙汁進(jìn)行實驗,以上組合可以組成原電池,3,4,6,8,例1,例2, 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

6、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： ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a,B,例3, 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,Fe-Cu FeCl3,Fe-C Fe(NO3)3,Fe-Ag Fe2(SO4)3,根據(jù)反應(yīng)設(shè)計原電池，你有哪些可行方案? （ 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+,Fe,Cu C Ag,FeCl3 Fe(NO3)3 Fe2(SO4)3,鋅片插入稀硫酸中，被腐蝕

7、。（化學(xué)腐蝕,鋅片在鋅,銅（稀硫酸）原電池中作為負(fù)極，也被腐蝕。（電化學(xué)腐蝕,哪個更快,原電池的負(fù)極被腐蝕得更快,分析鋅,鐵（稀硫酸）原電池中的電極反應(yīng),你感受到作為正極，鐵被保護(hù)了嗎,原電池的金屬正極被保護(hù),二,發(fā)展中的化學(xué)電源,干電池,堿性電池,1）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,負(fù)極：Zn 2e- = Zn2,正極：2NH4+ + 2e- = 2NH3+H2,Zn + 2NH4+ = Zn2+2NH3+H2,電池總反應(yīng)式,特點,a：一次性電池，不可逆 b：用KOH代替NH4Cl能提高 性能，延長壽命,蓄電池,2）充電電池(又稱二次電池,2）充電電池(又稱二次電池,

8、Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O (-) (,負(fù)極: Pb +SO42- - 2e- = PbSO4,Pb + PbO2 + 4H+ +2SO42- = 2PbSO4 + 2H2O,正極:PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O,鉛蓄電池,特點,電池總反應(yīng)式,二次電池,可再次充電使用,氫氧燃料電池,3)燃料電池,3)燃料電池,新型電池中，電極的導(dǎo)電材料一般多孔的金屬板，負(fù)極是通入還原劑的一方，正極是通入氧化劑的一方,氫氧燃料電池，電解質(zhì)溶液為30%的氫 氧化鉀溶液. 正極： O2+ 4e + 2H2O = 4OH- 負(fù)極：

9、2H2 4e + 4OH-= 4H2O,總反應(yīng)式： 2H2+O2=2H2O,特點,高效,環(huán)境污染少,外加設(shè)備供給氧化劑,例2, 寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為氫氧 化鉀溶液）的電極反應(yīng)式及總方程式,正極： 2O2 + 8e- + 4H2O = 8OH- 負(fù)極： CH4 + 10OH- -8e = CO32- + 7H2O 總反應(yīng)：CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O,反應(yīng)后溶液的pH如何變化,4、鎳鉻電池,特點：比鉛蓄電池耐用，可密封反復(fù)使用,NiO2（S）+Cd（S）+2H2O（L） =Ni（OH）2（S）+Cd（OH）2（S,Ag2O（S）+Cd（S）+H2O（L） =2Ag（S）+Cd（OH）2（S,例1,1969年美國“阿波羅11號”登月成功。飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。 1、a是 極， b是 極 電極反應(yīng)式分別為,負(fù),正,例2, 寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為氫氧