必修二22化學(xué)能與電能

1、2 化學(xué)能與電能它們有什么共同的特點(diǎn)呢？思考能否將反應(yīng)中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，以提高能量的利用率？如果能，還應(yīng)該考慮哪些因素？本質(zhì)：氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。能量變化原因：氧化劑和還原劑直接接觸發(fā)生反應(yīng)進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移，電子轉(zhuǎn)移引起化學(xué)鍵的重新組合，同時(shí)引起能量的變化。實(shí)驗(yàn)一 將銅片和鋅片分別插入稀硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象并解釋原因。 稀H2SO4ZnCu現(xiàn)象：解釋： Zn片上有氣泡（H2）， Zn片逐溶解；Cu片無明顯現(xiàn)象。Zn + 2H+ = Zn2+ + H2實(shí)驗(yàn)二 將銅片和鋅片用導(dǎo)線連接插入稀硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象并解釋原因。 稀H2SO4ZnCu現(xiàn)象：解釋： Zn片逐漸溶解但無氣泡；C

2、u片上有氣泡（H2）；電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。？G一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能2.原電池（1）定義：將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置，稱為原電池（電源）（2）規(guī)定：負(fù)極：正極：電子流出（或電流流進(jìn)）的一極電子流進(jìn)（或電流流出）的一極2.原電池（3）電極反應(yīng)：ZnCu稀硫酸A電極材料原電池正負(fù)極電極反應(yīng)式發(fā)生的反應(yīng)Zn片Cu片總的離子反應(yīng)方程式負(fù)極正極Zn-2e-=Zn2+2H+2e-=H2氧化反應(yīng)還原反應(yīng)Zn+2H+=Zn2+H2（兩個(gè)電極反應(yīng)之和）二、化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能2.原電池（4）原理：e-e-e-_外電路：內(nèi)電路：陽離子正極陰離子負(fù)極負(fù)極正極e-這樣整個(gè)電路構(gòu)成了閉合回路，帶電粒子的

3、定向移動(dòng)產(chǎn)生電流一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能2.原電池回憶思考：通過以上實(shí)驗(yàn)想想原電池是由哪幾部分組成的，構(gòu)成原電池的條件又有哪些組成：兩電極、導(dǎo)線、電解質(zhì)溶液以及容器構(gòu)成條件猜想：電極有關(guān)-相同的電極材料導(dǎo)線有關(guān)-切斷導(dǎo)線電解質(zhì)溶液有關(guān)-非電解質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究:形成原電池的條件結(jié)論：有兩種活動(dòng)性不同的金屬作電極不可實(shí)驗(yàn)探究:形成原電池的條件結(jié)論：有兩種活潑性不同的金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體）作電極其中較活潑的金屬作負(fù)極較不活潑的金屬、石墨等作正極可以實(shí)驗(yàn)探究:形成原電池的條件結(jié)論：兩極相連形成閉合電路不可實(shí)驗(yàn)探究:形成原電池的條件結(jié)論：電極材料均浸入的是電解質(zhì)溶液不可實(shí)驗(yàn)探究:形成原電池的條件結(jié)論：一個(gè)自發(fā)

4、進(jìn)行的氧化還原反應(yīng) u不可原電池的構(gòu)成條件1、物質(zhì)間要能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。2、兩個(gè)活潑性不同的金屬（或非金屬）作電極。（產(chǎn)生電勢(shì)差）3、電解質(zhì)溶液。（作反應(yīng)介質(zhì)，提供離子移動(dòng)）4、連接兩電極導(dǎo)線，構(gòu)成閉合回路。（引出電流）探究原電池的組成條件HClZn條件一：發(fā)生氧化還原反應(yīng)。C條件二：兩個(gè)活潑性不同的金屬。條件三：有一個(gè)電解質(zhì)溶液。條件四：有閉合的回路。簡圖法分析原電池【歸納小結(jié)】總反應(yīng):_注意點(diǎn):負(fù)極帶_電.e-e-（6）原電池原理的應(yīng)用制作化學(xué)電源加快反應(yīng)速率： 例如，實(shí)驗(yàn)室制H2時(shí)，由于鋅太純，反應(yīng)一般較慢，可加入少量CuSO4以加快反應(yīng)速率。判斷金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱揭示鋼鐵腐蝕的原因及防

5、止鋼鐵的腐蝕。 鋼鐵中含有碳，可與Fe組成原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)而使鋼鐵遭到腐蝕 AAAAAAZn CuFe C(石墨) Zn CuZn ZnFe CuSi C(石墨) 稀H2SO4 CuSO4 溶液 稀H2SO4 稀H2SO4 A B C DZn CuA稀H2SO4 酒精 稀H2SO4 E F G習(xí)題一：原電池的判斷病例分析病例分析病例分析金牙不銹鋼牙呵呵，原來是假牙作怪！你能為她開一個(gè)“藥方”嗎？由以上的病例，你能的得到怎樣的啟示呢？掌握化學(xué)知識(shí)很重要如何判斷原電池，以及原電池的正負(fù)極原電池原理的應(yīng)用發(fā)展中的化學(xué)電源病例分析根據(jù)現(xiàn)象判斷（溶解-負(fù)極；增重或有氣泡-正極）根據(jù)電極材料（活潑金

6、屬-負(fù)極；不活潑或非金屬-正極）根據(jù)電子流向或電流方向（外電路）（電子流出， 電流流入-負(fù)極； 電子流入，電流流出-負(fù)極-正極）根據(jù)電極發(fā)生的反應(yīng)（氧化反應(yīng)-負(fù)極；還原反應(yīng)-正極）根據(jù)溶液中陰陽離子的移動(dòng)方向（內(nèi)電路）（陰離子移向-負(fù)極；陽離子移向-正極）如何判斷原電池，以及原電池的正負(fù)極？1、干電池一次電池：放電之后不能充電的電池 （內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)是不可逆的）鋅筒石墨棒負(fù)極（鋅筒） ：Zn-2e-=Zn 2+ 鋅-錳干電池正極（石墨） ：2NH4+2MnO2 + 2e=2NH3+Mn2O3 +H2OZn+2NH4+2MnO2= Zn2+2NH3+Mn2O3+H2O發(fā)展中的電池 鋅-錳干電

7、池在使用過程中，鋅會(huì)逐漸溶解，鋅外殼變薄，最后內(nèi)部的糊狀電解質(zhì)泄露出來，是電器腐蝕。 為了防止泄露，在外殼套上金屬筒或塑料筒，制成防漏電池。 為了延長電池的壽命和提高性能，將內(nèi)部的NH4Cl換成濕的KOH，并在構(gòu)造上進(jìn)行改進(jìn)，制成堿性鋅錳電池。發(fā)展中的電池2、充電電池鉛蓄電池結(jié)構(gòu)充電電池又稱二次電池，它在放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)又逆向進(jìn)行，使生成物恢復(fù)原狀，如此充放電可循環(huán)進(jìn)行，至一定周期后終止。汽車用蓄電池（1）鉛蓄電池鉛蓄電池負(fù)極Pb：正極PbO2：總反應(yīng)：放電：化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能充電：電能轉(zhuǎn)化化學(xué)能Pb+ SO42- -2e- = PbSO4PbO2+4H+ + SO42- +2

8、e- =PbSO4+2H2O發(fā)展中的電池（2）鎳鎘堿性蓄電池 P38（3）新一代可充電的綠色電池鋰離子電池特點(diǎn)：高能電池，電壓高，質(zhì)量輕，貯存時(shí)間長等。用途：電腦、手表、心臟起搏器等。 鋰電池（有機(jī)溶劑電解液）負(fù)極：2Li-2e=2Li+正極：I2+2e=2I總反應(yīng)：2Li+I2=2LiI 跟相同質(zhì)量的其它金屬作負(fù)極相比，使用壽命延長，高能、質(zhì)輕、電壓高、工作效率高、儲(chǔ)存壽命長。發(fā)展中的電池 燃料電池H2O2負(fù)極H2： H2-2e- =2H+ 正極O2：O2+2H2O +4e- =4OH- 總反應(yīng)： O2+2H2 =2H2 OH+OH-H2O燃料電池是一種新型的化學(xué)電池(例如：H2和O2的燃料電池，CH4和O2的燃料電池)兩個(gè)電極均由多孔性碳制成，通入的氣體在電極 表面放電，與其它電池區(qū)別：反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)發(fā)展中的電池3、燃料電池氫氧燃料電池結(jié)構(gòu)氫氧燃料電池：負(fù)極：2H24OH 4e 4H2O（氧化反應(yīng)）正極：O2H2O4e4OH（還原反應(yīng)）總反應(yīng)：2H2O22H2O新型燃料電池：該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。電極反應(yīng)：負(fù)極：CH4 + 10OH- - 8e-CO32- + 7H2O正極：2O2 + 4H2O + 8e-8OH-總反應(yīng)： CH4 + 2O2 + 2KOHK2CO3 + 3H2O課堂練習(xí)在以30%KOH溶