《化學(xué)能與電能》

1、蒸汽蒸汽電能電能水能水能風(fēng)能風(fēng)能石油石油天然氣天然氣原煤原煤二次能源二次能源二次能源二次能源 將將ZnZn片插入片插入H H2 2SOSO4 4溶液中溶液中有什么現(xiàn)象？為什么？有什么現(xiàn)象？為什么？將將CuCu片插入片插入H H2 2SOSO4 4溶液中有溶液中有什么現(xiàn)象？為什么？什么現(xiàn)象？為什么？演示討論演示討論若將若將ZnZn片片,Cu,Cu片用一導(dǎo)線連片用一導(dǎo)線連接再浸在接再浸在H H2 2SOSO4 4溶液中，有什溶液中，有什么現(xiàn)象？為什么？么現(xiàn)象？為什么？將將ZnZn片片,Cu,Cu片平行插入片平行插入H H2 2SOSO4 4溶溶液中，有什么現(xiàn)象？為什么？液中，有什么現(xiàn)象？為什么？Z

2、n-2e-=Zn2+氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 2H+2e-=H2還原反應(yīng)還原反應(yīng)負(fù)極負(fù)極正極正極總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn + 2 H+ = Zn2+ + H2e電子流向、電流流向：電子流向、電流流向：負(fù)極負(fù)極正極正極小結(jié)小結(jié)（2）反應(yīng)本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)（3 3）原電池電極名稱及確定方法：）原電池電極名稱及確定方法：負(fù)極：負(fù)極：正極：正極： 電子電子流出流出，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)電子電子流入流入，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)（一般：（一般：活潑金屬活潑金屬）（一般：（一般：較不活潑金屬或非金屬導(dǎo)電材料較不活潑金屬或非金屬導(dǎo)電材料）活潑金屬活潑金屬向外線路提供電子向外線路提供電子發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)原

3、電池原電池的負(fù)極；的負(fù)極；不活潑金屬（或石墨等非金屬導(dǎo)體）不活潑金屬（或石墨等非金屬導(dǎo)體）接受外線路提供接受外線路提供的電子的電子發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)原電池的正極。原電池的正極。 原電池電極名稱的確定方法原電池電極名稱的確定方法根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。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請(qǐng)判

4、斷此電池中，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（請(qǐng)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.ZnD根據(jù)電子或電流流動(dòng)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)極根據(jù)離子的定向移動(dòng)（內(nèi)電路）陽(yáng)離子向正極移動(dòng)陽(yáng)離子向正極移動(dòng)陰離子向負(fù)極移動(dòng)陰離子向負(fù)極移動(dòng)根據(jù)離子方程式判斷Fe+2H+=Fe2+H2（負(fù)極） （在正極）負(fù)極負(fù)極: 較活潑的金屬較活潑的金屬正極正極: 較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體ZnCu-+稀硫酸稀硫酸ZnFeA稀硫酸稀硫酸CZnFeCA稀硫酸稀硫酸-+-+-+A交流與思考交流與思考稀硫酸

5、稀硫酸1）自發(fā)的氧化還原反應(yīng)）自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。2）兩種活潑性不同的金屬）兩種活潑性不同的金屬(或?qū)щ姺墙饘倩驅(qū)щ姺墙饘? 作作電極電極。4）兩極相連形成）兩極相連形成閉合回路閉合回路。3）電極材料均插到）電極材料均插到電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液中中。練習(xí)練習(xí)1 下列哪些裝置能構(gòu)成原電池？下列哪些裝置能構(gòu)成原電池？稀硫酸稀硫酸ZnFe稀硫酸稀硫酸AgCuA稀硫酸稀硫酸ZnCu H2SO4 (aq) CuSO4 (aq) ZnCu負(fù)極負(fù)極( ): .正極正極( ): .總反應(yīng)式總反應(yīng)式: .負(fù)極負(fù)極( ): .正極正極( ): .總反應(yīng)式總反應(yīng)式: .練習(xí)練習(xí)2：請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)出電子的流動(dòng)方向和電流方向

6、請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)出電子的流動(dòng)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)式并判斷正負(fù)極，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式. AgFeZn Zn2e - = Zn2+ Cu Cu2+ +2e - = Cu Zn+Cu2+ = Zn2 + CuFe Fe2e - = Fe 2+ Ag 2H+2e - = H2 Fe+2H+ = Fe 2+ +H2 Ie-e-I4.原電池原理的應(yīng)用原電池原理的應(yīng)用加快反應(yīng)速率：加快反應(yīng)速率：（形成原電池反應(yīng)，反應(yīng)速率加快形成原電池反應(yīng)，反應(yīng)速率加快） 例如，實(shí)驗(yàn)室制例如，實(shí)驗(yàn)室制H2時(shí)，由于鋅太純，反應(yīng)一時(shí)，由于鋅太純，反應(yīng)一般較慢，可加入少量般較慢，可加入少量CuSO4

7、以加快反應(yīng)速率。以加快反應(yīng)速率。揭示鋼鐵腐蝕的原因及防止鋼鐵的腐蝕。揭示鋼鐵腐蝕的原因及防止鋼鐵的腐蝕。 鋼鐵中含有碳，可與鋼鐵中含有碳，可與Fe組成原電池，發(fā)生原電組成原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)而使鋼鐵遭到腐蝕池反應(yīng)而使鋼鐵遭到腐蝕 防止鋼鐵腐蝕：防止鋼鐵腐蝕：在鋼鐵的表面焊接比在鋼鐵的表面焊接比Fe更更活潑的金屬（如活潑的金屬（如Zn），組成原電池后，使），組成原電池后，使Fe成為原電池的正極而得到保護(hù)。成為原電池的正極而得到保護(hù)。鋼鐵的析氫腐蝕：鋼鐵的析氫腐蝕： 負(fù)極：負(fù)極：Fe 2e- = Fe2+ 正極：正極：2H+ + 2e- = H2鋼鐵的吸氧腐蝕：鋼鐵的吸氧腐蝕： 負(fù)極：負(fù)極：2F

8、e 4e- = 2Fe2+ 正極：正極：2H2O + O2 + 4e- = 4OH-例例 X、Y、Z都是金屬，把都是金屬，把X浸入浸入Z的硝酸鹽溶的硝酸鹽溶液中，液中，X的表面有的表面有Z析出，析出，X與與Y組成原電池時(shí)，組成原電池時(shí)，Y是電池的負(fù)極。是電池的負(fù)極。X、Y、Z三種金屬的活動(dòng)性三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)轫樞驗(yàn)? )C因?yàn)橐驗(yàn)閄置換出置換出Z,所以金屬性所以金屬性負(fù)極的金屬較活潑負(fù)極的金屬較活潑,所以所以判斷金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱判斷金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱一般說(shuō)來(lái)一般說(shuō)來(lái): 活潑金屬作負(fù)極活潑金屬作負(fù)極,較不活潑的金屬作正極較不活潑的金屬作正極 請(qǐng)結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：請(qǐng)結(jié)合組成原

9、電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：Fe + CuFe + Cu2+2+ = Cu + Fe = Cu + Fe2+2+設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。設(shè)計(jì)成一個(gè)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: . 1 1、電解液：、電解液： 硫酸銅、氯化銅、硝硫酸銅、氯化銅、硝酸銅等可溶性銅鹽溶液酸銅等可溶性銅鹽溶液 2 2、電極材料：、電極材料： 負(fù)極：鐵，負(fù)極：鐵， 正極：銅、石墨或比正極：銅、石墨或比鐵不活潑的其他金屬鐵不活潑的其他金屬 Fe 2e - = Fe 2+ Cu2+ +2e - = Cu 制作化學(xué)電源制作

10、化學(xué)電源練習(xí)練習(xí)把把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時(shí)，相連時(shí)，a為負(fù)極；為負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由相連時(shí)，電流由d到到c；a、c相連相連時(shí)，時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡，極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時(shí)，相連時(shí)，b上有上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為弱的為 ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B 練習(xí)練習(xí) 把把A,BA,B兩種不同的未知活潑性的金屬用導(dǎo)兩種不同的未知活潑性的金屬用導(dǎo)線連接后同時(shí)插

11、入稀硫酸中線連接后同時(shí)插入稀硫酸中, ,結(jié)果發(fā)現(xiàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)A A金屬上金屬上有氣體產(chǎn)生有氣體產(chǎn)生, ,則下列說(shuō)法正確的是則下列說(shuō)法正確的是( )( )A. AA. A為正極為正極,A,A較活潑較活潑B. BB. B為負(fù)極為負(fù)極,B,B較活潑較活潑C. AC. A上發(fā)生的是氧化反應(yīng)上發(fā)生的是氧化反應(yīng)D. AD. A的質(zhì)量減小的質(zhì)量減小B練習(xí)練習(xí) 由碳棒、鐵片和由碳棒、鐵片和200mL稀稀H2SO4組成的原組成的原電池中，當(dāng)在碳棒上共放出電池中，當(dāng)在碳棒上共放出3.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體時(shí)，求消耗鐵多少克？有多少個(gè)電子通過(guò)了氣體時(shí)，求消耗鐵多少克？有多少個(gè)電子通過(guò)了電線？電線？ 解解:負(fù)

12、極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng): Fe 2e = Fe2+ 正極反應(yīng)：正極反應(yīng)： 2H+ + 2e = H2 總反應(yīng)：總反應(yīng)： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 56g 22.4Lm(Fe) 3.36Lm(Fe)= 8.4g 電子數(shù)電子數(shù)= 8.4g56g/mol2mol6.021023/mol = 1.8061023間接：間接：直接：直接：化學(xué)能化學(xué)能燃燒燃燒熱能熱能蒸汽蒸汽機(jī)械能機(jī)械能發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)電能電能裝置裝置原電池原電池構(gòu)成原電池的條件是什么？構(gòu)成原電池的條件是什么？3.原電池的工作原理是什么？原電池的工作原理是什么？什么是原電池？什么是原電池？4.2.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?/p>

13、能的裝置原電池的正負(fù)極和電子流向如何判斷？原電池的正負(fù)極和電子流向如何判斷？化學(xué)能與電能化學(xué)能與電能作業(yè)：1）化學(xué)電池有三大類型：）化學(xué)電池有三大類型： 、 、 . 一次性電池一次性電池 二次電池二次電池 燃料電池燃料電池 2）特點(diǎn)：）特點(diǎn)：一次電池：不可充電，一次電池：不可充電， 如干電池（又稱為鋅錳電池，是最早使用的化學(xué)電池）如干電池（又稱為鋅錳電池，是最早使用的化學(xué)電池）二次電池：可循環(huán)利用，二次電池：可循環(huán)利用， 放電過(guò)程是將放電過(guò)程是將 能轉(zhuǎn)化為能轉(zhuǎn)化為 能；能； 充電過(guò)程是將充電過(guò)程是將 能轉(zhuǎn)化為能轉(zhuǎn)化為 能。能。燃料電池：可不斷充入氧化劑、還原劑連續(xù)使用，燃料電池：可不斷充入氧化

14、劑、還原劑連續(xù)使用， 最理想的燃料是最理想的燃料是 。（1）產(chǎn)物為水，無(wú)污染）產(chǎn)物為水，無(wú)污染（2）與其它能源比，反應(yīng)相同質(zhì)量，放出能量多）與其它能源比，反應(yīng)相同質(zhì)量，放出能量多（3）來(lái)源廣）來(lái)源廣化學(xué)化學(xué) 電電 電電 化學(xué)化學(xué)H2 二、常見(jiàn)的化學(xué)電池二、常見(jiàn)的化學(xué)電池1.干電池干電池(一次性電池一次性電池)電極電極: :ZnZn為負(fù)極為負(fù)極, ,碳棒為正極碳棒為正極電解液電解液：NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和淀粉糊和淀粉糊 另有黑色的另有黑色的MnOMnO2 2粉末，粉末，吸收正極產(chǎn)生的吸收正極產(chǎn)生的H H2 2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。象。電極方程式：電極方程式

15、：負(fù)極負(fù)極(Zn):(Zn):ZnZn2e2e- -ZnZn2 2正極正極(C)(C)：2MnO2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4+ + + 2e + 2e- -= Mn= Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O鉛蓄電池鉛蓄電池: : 電極：電極：PbPb為負(fù)極為負(fù)極, PbO, PbO2 2為正極為正極. . 電解液電解液: : 30%30%的的H H2 2SOSO4 4溶液溶液 電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式: : 放電時(shí)：放電時(shí)： 負(fù)極負(fù)極(Pb) (Pb) ：PbPbSOSO4 42-2-2e2e- -PbSOPbSO4 4 正極正極(PbO(PbO2 2)

16、) PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 22e2e- -PbSOPbSO4 42H2H2 2O O總電池反應(yīng)總電池反應(yīng): : PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 42PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O充電時(shí)：充電時(shí)： 陰極陰極(Pb)(Pb)： PbSOPbSO4 4 2e2e- - PbPbSOSO4 42-2- 陽(yáng)極陽(yáng)極(PbO(PbO2 2) ) PbSOPbSO4 42H2H2 2O O2e2e- -PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 2總電解反應(yīng)總電解反應(yīng): : 2PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O PbOPbO2 2PbPb2H2

17、H2 2SOSO4 4通電通電PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O 3、鋰電池、鋰電池4、新型燃料電池、新型燃料電池氫氧氫氧燃料電池燃料電池電極電極:Pt制作的惰性電極制作的惰性電極反應(yīng)原理反應(yīng)原理:a.電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液:KOH溶液溶液負(fù)極負(fù)極:正極正極: 總反應(yīng)：總反應(yīng)：b.電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液: HCl (鹽酸鹽酸)負(fù)極負(fù)極 : 正極正極:總反應(yīng)：總反應(yīng)： 2H2+4OH4e-4H2OO22H2O 4e-4OH 2H2O22H2O2H2-4e-=4H+O2+4H+4e- =2H2O2H2O22H2O甲烷燃料電池甲烷燃料電池電極為金屬鉑，在兩極分別通入甲烷和氧氣。電極為金屬鉑，

18、在兩極分別通入甲烷和氧氣。電解質(zhì)為電解質(zhì)為KOH電極反應(yīng)：負(fù)極：電極反應(yīng)：負(fù)極： 正極：正極： 總反應(yīng)式總反應(yīng)式:電解質(zhì)為稀硫酸電解質(zhì)為稀硫酸電極反應(yīng)：負(fù)極：電極反應(yīng)：負(fù)極： 正極：正極： 總反應(yīng)式總反應(yīng)式:CH4 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+O2 + 4H+ + 4e- = 2H2OCH4 + 2O2 = CO2 + 2H2OCH4 + 10OH- 8e- = CO32- + 7H2OO2 + 2H2O + 4e- = 4OH-CH4 + 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3H2O，電過(guò)程體現(xiàn)原電池原理，充電過(guò)程體現(xiàn)電解池原理。電過(guò)程體現(xiàn)原電池原理，充電過(guò)程體現(xiàn)電解池

19、原理。金屬的電化學(xué)腐蝕（了解）金屬的電化學(xué)腐蝕（了解）（一）金屬腐蝕（一）金屬腐蝕1.1.概念：概念：金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。2.2.金屬腐蝕的本質(zhì)金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子失去電子變成陽(yáng)離子而損耗金屬原子失去電子變成陽(yáng)離子而損耗3.3.金屬腐蝕的分類：金屬腐蝕的分類：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕絕大多數(shù)金屬的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕絕大多數(shù)金屬的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕通常有析氫腐蝕和吸氧腐蝕電化學(xué)腐蝕通常有析氫腐蝕和吸氧腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕與與電電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕的比較的比較電化學(xué)

20、電化學(xué)腐蝕腐蝕比比化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕普遍得多普遍得多金屬跟接觸到的物質(zhì)金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)不純金屬跟接觸的電解不純金屬跟接觸的電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)無(wú)電流無(wú)電流無(wú)原電池?zé)o原電池構(gòu)成無(wú)數(shù)微小原電池構(gòu)成無(wú)數(shù)微小原電池有弱電流有弱電流金屬被腐蝕金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕金屬原子失去電子變成陽(yáng)離子而損耗金屬原子失去電子變成陽(yáng)離子而損耗鋼鐵的電化學(xué)腐蝕鋼鐵的電化學(xué)腐蝕鋼鐵表面吸附的水膜酸鋼鐵表面吸附的水膜酸性較強(qiáng)時(shí)性較強(qiáng)時(shí)Fe - 2e- = Fe2+2H+ + 2e- = H2Fe+ 2H+ = Fe2+ H2鋼鐵表面吸附的水膜酸鋼鐵表

21、面吸附的水膜酸性較弱或呈中性時(shí)性較弱或呈中性時(shí)Fe - 2e- = Fe2+O22H2O4e-=4OH-Fe2+2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2 +O2+2H2O=4Fe(OH)34Fe(OH)3Fe2O3xH2O(鐵銹鐵銹)+(3-x)H2O吸氧腐蝕比析氫腐蝕吸氧腐蝕比析氫腐蝕普遍得多普遍得多金屬的防護(hù)金屬的防護(hù)方方 法：法：1.1.改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)（如制不銹鋼）改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)（如制不銹鋼）2.2.在金屬表面覆蓋保護(hù)層：在金屬表面覆蓋保護(hù)層：（1）在表面刷一層油漆；）在表面刷一層油漆；（2）在表面涂上機(jī)油；）在表面涂上機(jī)油；（3）在表面鍍一層其他耐腐蝕金屬；）在表面鍍一

22、層其他耐腐蝕金屬；（4）在表面燒制搪瓷）在表面燒制搪瓷 ；（5）使金屬表面形成致密的氧化膜）使金屬表面形成致密的氧化膜 。3 3. .電化學(xué)保護(hù)法電化學(xué)保護(hù)法 ：（1）犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法）犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法(原電池原理接原電池原理接一個(gè)更活潑的金屬一個(gè)更活潑的金屬) （2）外加電流的陰極保護(hù)法（電解池原理）外加電流的陰極保護(hù)法（電解池原理） 不純的金屬或合金，在潮濕空氣中形成微電池發(fā)生電化腐蝕，活潑不純的金屬或合金，在潮濕空氣中形成微電池發(fā)生電化腐蝕，活潑金屬因被腐蝕而損耗，金屬腐蝕的快慢與下列二種因素有關(guān)：金屬因被腐蝕而損耗，金屬腐蝕的快慢與下列二種因素有關(guān)：1）與構(gòu)成微電池的材料有關(guān)，）與構(gòu)成微電池的材料有關(guān)，兩極材料的活動(dòng)性差別越大，兩極材料的活動(dòng)性差別越大，電動(dòng)勢(shì)越大，氧化還原反應(yīng)的速度越快，活潑金屬被腐蝕的速度就電動(dòng)