化學(xué)能和電能

1、1、火力發(fā)電原理及過程、火力發(fā)電原理及過程化學(xué)能化學(xué)能熱能熱能機(jī)械能機(jī)械能電能電能燃燒燃燒蒸汽蒸汽發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)一次能源與二次能源的區(qū)別？一次能源與二次能源的區(qū)別？第二節(jié)第二節(jié) 化學(xué)能與電能化學(xué)能與電能能否將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能？能否將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能？氧化劑氧化劑 + 還原劑還原劑 = 氧化產(chǎn)物氧化產(chǎn)物 + 還原產(chǎn)物還原產(chǎn)物 化合價降低，得到電子，被還原化合價降低，得到電子，被還原 化合價升高，失去電子，被氧化化合價升高，失去電子，被氧化 反應(yīng)物反應(yīng)物 性質(zhì)性質(zhì) 表觀特征表觀特征 實質(zhì)實質(zhì)變化過程變化過程 變化結(jié)果變化結(jié)果 生成物生成物氧化劑氧化劑還原劑還原劑氧化性氧化性化合價降低化合價降

2、低得電子得電子還原性還原性化合價升高化合價升高失電子失電子被還原被還原還原產(chǎn)物還原產(chǎn)物被氧化被氧化氧化產(chǎn)物氧化產(chǎn)物還原反應(yīng)還原反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原劑：還原劑： 升、失、氧（化、還原劑）升、失、氧（化、還原劑）氧化劑：氧化劑： 降、得、還（原、氧化劑）降、得、還（原、氧化劑）實驗探實驗探究究實驗操作實驗操作現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論或解釋結(jié)論或解釋 鋅片上有氣泡鋅片上有氣泡銅片上無氣泡銅片上無氣泡銅與稀硫酸不反應(yīng)銅與稀硫酸不反應(yīng)銅片上有氣泡銅片上有氣泡? ?電流計指針偏轉(zhuǎn)電流計指針偏轉(zhuǎn)導(dǎo)線中有電流通導(dǎo)線中有電流通過過鋅與稀硫酸反應(yīng)鋅與稀硫酸反應(yīng)Cu化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置（1）原電池定

3、義：）原電池定義： （2）原電池的工作原理：）原電池的工作原理： （3）組成原電池的條件：）組成原電池的條件：電極電極電極材料電極材料電極反應(yīng)電極反應(yīng)反應(yīng)類型反應(yīng)類型總反應(yīng)總反應(yīng)鋅片鋅片 Zn - - 2e- - = Zn2+ 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 銅片銅片 2H+ + 2e- - = H2 還原反應(yīng)還原反應(yīng) 電子由鋅片經(jīng)外電路流向銅片電子由鋅片經(jīng)外電路流向銅片 負(fù)極負(fù)極 正極正極 Zn+2H+=Zn2+ H2（負(fù)極流向（負(fù)極流向正極）正極）電子流向：電子流向： 負(fù)極上負(fù)極上還原性較強(qiáng)的物質(zhì)還原性較強(qiáng)的物質(zhì)失去電子失去電子發(fā)生發(fā)生氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)， 電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流

4、向正極， 正極上正極上氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)得到電子得到電子發(fā)生發(fā)生還原反應(yīng)還原反應(yīng)。實驗儀器實驗儀器實驗實驗 1，2，3實驗裝置實驗裝置 能否產(chǎn)生能否產(chǎn)生電流電流 構(gòu)成原電構(gòu)成原電池條件一池條件一 實驗探究二實驗探究二-原電池構(gòu)成的條件原電池構(gòu)成的條件之一之一 不能不能 能能 能能活潑性不同活潑性不同的兩個電極的兩個電極負(fù)極：較活潑的金屬負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、正極：較不活潑的金屬、 石墨等石墨等實驗序號實驗序號實驗實驗 4,5實驗裝置實驗裝置 能能 不能不能電極必須插在電極必須插在電解質(zhì)電解質(zhì)溶液中溶液中能否產(chǎn)生電能否產(chǎn)生電流流 構(gòu)成原電池構(gòu)成原電池的條件二的條件

5、二實驗探究二實驗探究二-原電池構(gòu)成的條件原電池構(gòu)成的條件之二之二實驗儀器實驗儀器實驗實驗 6,7實驗裝置實驗裝置 能否產(chǎn)生能否產(chǎn)生電流電流 構(gòu)成原電池構(gòu)成原電池條件三條件三 能能 不能不能 兩極相連形成閉合回路兩極相連形成閉合回路實驗探究二實驗探究二-原電池構(gòu)成的條件原電池構(gòu)成的條件之三之三A AZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4A AAgAgCuCuH H2 2SOSO4 4原電池原電池右圖裝置右圖裝置電流表指針電流表指針偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)區(qū)別區(qū)別結(jié)論結(jié)論不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)電極材料不同電極材料不同電池總反應(yīng)應(yīng)該是能電池總反應(yīng)應(yīng)該是能自發(fā)地自發(fā)地發(fā)生氧化發(fā)生氧化還原反應(yīng)還原反應(yīng)實驗探究二實驗探究二-原

6、電池構(gòu)成的條件原電池構(gòu)成的條件之四之四 原電池的構(gòu)成條件原電池的構(gòu)成條件 活動性有差異的兩種金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體）活動性有差異的兩種金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體） 作電極；作電極； 兩極均插入電解質(zhì)溶液；兩極均插入電解質(zhì)溶液； 兩極相連形成閉合電路。兩極相連形成閉合電路。 （金屬和氧化物；惰性電極等）（金屬和氧化物；惰性電極等）（或傳導(dǎo)離子的介質(zhì)）（或傳導(dǎo)離子的介質(zhì)） 一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。 練習(xí)練習(xí) 如果改變裝置中的某一部分，還能形成原電池嗎如果改變裝置中的某一部分，還能形成原電池嗎 FeCuZnCGFeFeGZnCuGGD2、用鋅片、銅片和硝酸銀溶液組成的原電池，

7、正極上發(fā)生的、用鋅片、銅片和硝酸銀溶液組成的原電池，正極上發(fā)生的反應(yīng)是反應(yīng)是( ) A.2H+2e- = H2 B.Zn-2e- = Zn2+ C.2H2O+4e-+O2 = 4OH- D.Ag+e- = Ag 1、根據(jù)、根據(jù)Zn+Cu2+ = Zn2+Cu的反應(yīng)原理設(shè)計一個原電池，當(dāng)?shù)姆磻?yīng)原理設(shè)計一個原電池，當(dāng)Zn為負(fù)極時，正極可以選用的金屬材料是為負(fù)極時，正極可以選用的金屬材料是( ) A.鎂鎂 B.石墨石墨 C.鋁鋁 D.鉛鉛DH+H+SO42Zn2H2e氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)Zn-2eZn-2e- -= Zn= Zn2+2+ 銅鋅原電池銅鋅原電池電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液失失e-,e-,沿導(dǎo)線傳遞

8、，有電流產(chǎn)沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生生還原反應(yīng)還原反應(yīng)陰離陰離子子陽離子陽離子負(fù)極負(fù)極正極正極 2H2H+ +2e+2e- -= H= H2 2負(fù)極（鋅片）：負(fù)極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+負(fù)極（鋅片）：負(fù)極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+正極（石墨）：正極（石墨）： 2H+2e - = H2 正極（銅片）：正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu 總反應(yīng)總反應(yīng): Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2 總反應(yīng)總反應(yīng): Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 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？

9、寫出電極原電池的正極與負(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。練練 習(xí)習(xí)1、根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。、根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。通常通常是活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬、碳棒、是活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬、碳棒、金屬氧化物是正極。金屬氧化物是正極。2、根據(jù)電極反應(yīng)的本身確定。、根據(jù)電極反應(yīng)的本身確定。失電子的反應(yīng)失電子的反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)負(fù)極負(fù)極得電子的反應(yīng)得電子的反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)正極正極練習(xí)：銀鋅電池是廣泛用作各種電子儀器的電源，它練習(xí)：銀鋅電池是廣泛用作各種電子儀器的電源，它的反應(yīng)可表示為：的反應(yīng)可表示為：Ag2O+Zn+H2O 2Ag+2Zn(OH)2

10、請判斷此電池中，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（請判斷此電池中，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（ ）A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnD3、根據(jù)電子或電流流動方向（外電路）、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）、根據(jù)離子的定向移動（內(nèi)電路）陽離子向正極移動陽離子向正極移動陰離子向負(fù)極移動陰離子向負(fù)極移動5、根據(jù)離子方程式判斷、根據(jù)離子方程式判斷Fe+2H+=Fe2+H2（負(fù)極）（在正極） 6、負(fù)極往往會溶解，正極往往會產(chǎn)生、負(fù)極往往會溶解，正極往往會產(chǎn)生氣泡或者增重氣泡或者增重Fe+Cu2+=F

11、e2+Cu原電池原理的應(yīng)用原電池原理的應(yīng)用 因為形成原電池后因為形成原電池后 ，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極上進(jìn)行，使溶液中的粒子在運動時相互間的在兩極上進(jìn)行，使溶液中的粒子在運動時相互間的干擾減小，反應(yīng)速率加快。干擾減小，反應(yīng)速率加快。如：實驗室用如：實驗室用ZnZn和稀硫酸反應(yīng)制和稀硫酸反應(yīng)制H H2 2，常用粗鋅，粗，常用粗鋅，粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀硫酸形成原電池，使產(chǎn)生氫氣鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀硫酸形成原電池，使產(chǎn)生氫氣的速率加快。它產(chǎn)生的速率加快。它產(chǎn)生H H2 2的速率快。的速率快。討論討論1：有有A、B、C、D四塊金屬片，進(jìn)行如下實驗：四塊金屬片，進(jìn)行如下實驗：

12、A、B用導(dǎo)線相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，用導(dǎo)線相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，A為負(fù)極；為負(fù)極；C、D用導(dǎo)線相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，電流方向為用導(dǎo)線相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，電流方向為D導(dǎo)線導(dǎo)線C；A、C相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡；極產(chǎn)生大量氣泡；B、D用導(dǎo)線相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，用導(dǎo)線相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，D極發(fā)生氧化極發(fā)生氧化反應(yīng)。反應(yīng)。據(jù)此，判斷四種金屬的活動性順序是據(jù)此，判斷四種金屬的活動性順序是( ) AABCDBACDB CCABDDBDCA隨堂練習(xí)隨堂練習(xí) 教材教材p45 2題題鋅片插入稀硫酸中，被腐鋅片

13、插入稀硫酸中，被腐蝕。（化學(xué)腐蝕）蝕。（化學(xué)腐蝕）鋅片在鋅鋅片在鋅,銅（稀硫酸）銅（稀硫酸）原電池中作為負(fù)極，也被原電池中作為負(fù)極，也被腐蝕。（電化學(xué)腐蝕）腐蝕。（電化學(xué)腐蝕）哪個更快？哪個更快？原電池的負(fù)極被原電池的負(fù)極被腐蝕得更快。腐蝕得更快。分析鋅分析鋅,鐵（稀硫酸）原鐵（稀硫酸）原電池中的電極反應(yīng)。電池中的電極反應(yīng)。你感受到作為正極，鐵被你感受到作為正極，鐵被保護(hù)了嗎？保護(hù)了嗎？原電池的金屬原電池的金屬正極被保護(hù)。正極被保護(hù)。例如鋼鐵的腐例如鋼鐵的腐蝕。蝕。 已知一個氧化還原反應(yīng)，首先分析找出氧化劑、已知一個氧化還原反應(yīng)，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負(fù)極材料還原劑，一般還原

14、劑為負(fù)極材料(或在負(fù)極上被或在負(fù)極上被氧化氧化)，氧化劑，氧化劑(電解質(zhì)溶液中的電解質(zhì)溶液中的陽陽離子離子)在正極在正極上被還原。上被還原。根據(jù)反應(yīng)設(shè)計原電池，你有哪些可行方案根據(jù)反應(yīng)設(shè)計原電池，你有哪些可行方案? （ 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+ ）負(fù)極負(fù)極正極正極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液FeCuCAgFeCl3Fe(NO3)3 Fe2(SO4)3干電池堿性電池蓄電池鋰離子電池燃料電池形形色色的電池形形色色的電池“震動動力充電電池震動動力充電電池”勺水充電勺水充電三三維維納納米米結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)電電池池尿液充電的電池尿液充電的電池 1、干電池、干電池 負(fù)極（鋅筒）：負(fù)極（鋅筒）：Zn 2e-

15、 -Zn2+ 正極（石墨棒）：正極（石墨棒）： 2NH4+2e- - +2MnO2= 2NH3+Mn2O3+H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl =ZnCl2 + Mn2O3 + 2NH3 +H2O（- -）Zn | NH4Cl | C（+） 2、充電電池（二次電池）、充電電池（二次電池） （1）鉛蓄電池：鉛蓄電池：(- -)Pb | H2SO4 | PbO2(+) 負(fù)極負(fù)極(Pb)： Pb+SO42- -2e- -PbSO4 正極正極(PbO2) ：PbO2+4H+SO42- -+2e- -PbSO4+2H2O 總反應(yīng)方程式為：總反應(yīng)方程式為：Pb+PbO2+2H2S

16、O42PbSO4+2H2O 思考：思考：若轉(zhuǎn)移若轉(zhuǎn)移2 mol e-,消耗多少消耗多少H2SO4？ 負(fù)極板質(zhì)量呢？負(fù)極板質(zhì)量呢？特點：可逆向進(jìn)行，即充電；特點：可逆向進(jìn)行，即充電； 電解液酸性減弱電解液酸性減弱討論：討論：人造地球衛(wèi)星用到一種高能電池人造地球衛(wèi)星用到一種高能電池銀鋅蓄電池，其銀鋅蓄電池，其電池的電極反應(yīng)為：電池的電極反應(yīng)為：Zn +2OH2e -=ZnO +H2O，Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH。據(jù)此判斷氧化銀是（。據(jù)此判斷氧化銀是（ ）A、負(fù)極，并被氧化、負(fù)極，并被氧化 B、正極，并被還原、正極，并被還原 C、負(fù)極，并被還原、負(fù)極，并被還原 D、正極，并被氧化、正極，

17、并被氧化B（2）鋰電池鋰電池 P43討論：討論：心臟起搏器中使用的新型心臟起搏器中使用的新型Li I2電池的反應(yīng)可簡化為：電池的反應(yīng)可簡化為：2 Li I2 = 2 LiI，下列說法中不正確的是，下列說法中不正確的是 （ ）A負(fù)極反應(yīng)式為：負(fù)極反應(yīng)式為：Lie = LiB該電池以含該電池以含Li的水溶液為電解質(zhì)的水溶液為電解質(zhì)C該電池負(fù)極材料為金屬鋰該電池負(fù)極材料為金屬鋰D鋰電池的使用壽命長的原因之一是鋰的摩爾質(zhì)量小，鋰電池的使用壽命長的原因之一是鋰的摩爾質(zhì)量小， 單位質(zhì)量的電極材料所能轉(zhuǎn)換的電量單位質(zhì)量的電極材料所能轉(zhuǎn)換的電量(比容量比容量)大大B特點：特點： “綠色綠色”； 容量大；容量大

18、； 電解液中不能有水電解液中不能有水3、燃料電池：、燃料電池：原理：原理：兩極材料：惰性材料，只具導(dǎo)電性。兩極材料：惰性材料，只具導(dǎo)電性。反應(yīng)物不儲存在電池內(nèi)部，外加提供燃料和氧化劑。反應(yīng)物不儲存在電池內(nèi)部，外加提供燃料和氧化劑。兩極判斷：兩極判斷：導(dǎo)電介質(zhì)：導(dǎo)電介質(zhì)：高效、環(huán)境友好。高效、環(huán)境友好。將燃料和氧化劑將燃料和氧化劑(如如:O2)反應(yīng)所放出的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。反應(yīng)所放出的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。負(fù)極：通入燃料氣的一極負(fù)極：通入燃料氣的一極正極：通入正極：通入O2或空氣的一極或空氣的一極可以是電解質(zhì)溶液，也可以是新型的導(dǎo)離子介質(zhì)?？梢允请娊赓|(zhì)溶液，也可以是新型的導(dǎo)離子介質(zhì)。（1）氫氧燃料電

19、池：）氫氧燃料電池：（- -）Pt(H2) | H2SO4 | Pt(O2)（+） 負(fù)極：負(fù)極：2H2 - 4e- 4H+ 正極：正極：O2 + 4e- + 4H+ 2H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2 + O2 2H2O （- -）Pt(H2) | KOH | Pt(O2)（+） 負(fù)極：負(fù)極：2H2 + 4OH- - 4e- - 4H2O 正極：正極：2H2O + O2 + 4e- - 4OH- - 總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2 + O2 2H2O 思考：思考：若介質(zhì)為堿性環(huán)境呢？若介質(zhì)為堿性環(huán)境呢？ 負(fù)極負(fù)極 正極正極 （Pt） （Pt） 堿性堿性/中性：中性： O2 + 4e- + 2H2O 4OH- 酸性：酸性： O2 + 4e- + 4H+ 2H2O 正極寫法：正極寫法：（1）負(fù)負(fù)極發(fā)生極發(fā)生氧氧化反應(yīng)，化反應(yīng)，正正極發(fā)生極發(fā)生還還原反應(yīng)原反應(yīng) （負(fù)氧正還）。負(fù)氧正還）。（2