化学能和电能精.ppt

化学能和电能第1页，本讲稿共29页电能是现代社电能是现代社会中应用最广泛、会中应用最广泛、使用最方便、污染使用最方便、污染最小的一种二次能最小的一种二次能源，又称为电力。源，又称为电力。第2页，本讲稿共29页一、化学能与电能的相互转化一、化学能与电能的相互转化2001年我国发电总量构成图年我国发电总量构成图估计在估计在2050年火电仍居首位年火电仍居首位火电，又称为火火电，又称为火力发电。那么，力发电。那么，火究竟是如何转火究竟是如何转化为电？化为电？第3页，本讲稿共29页 化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机1、火力发电的原理分析。、火力发电的原理分析。第4页，本讲稿共29页2、火力发电的化学深层本质分析、火力发电的化学深层本质分析燃烧燃烧氧化还原反应氧化还原反应氧化剂与还原剂之间发生电子的转移氧化剂与还原剂之间发生电子的转移火力发电火力发电将化学能经一系列能量转化为电能将化学能经一系列能量转化为电能旧键断裂和新键形成、体系能量变化旧键断裂和新键形成、体系能量变化过程过程关键关键本质本质本质本质引起引起第5页，本讲稿共29页3、火力发电的利弊分析。、火力发电的利弊分析。思考思考1：火力发电有何利与弊？：火力发电有何利与弊？燃料燃烧转化为电能后，社会中燃料燃烧转化为电能后，社会中应用最广泛、使用最方便。应用最广泛、使用最方便。利弊产生二氧化硫和氮的氧化物，产生二氧化硫和氮的氧化物，导致空气污染，也会造成酸雨，导致空气污染，也会造成酸雨，破坏生态环境；会产生二氧化破坏生态环境；会产生二氧化碳，会使地球的温室效应恶化。碳，会使地球的温室效应恶化。能量的转化效率地低能量的转化效率地低.第6页，本讲稿共29页思考思考2：假设你是电力工程师，面：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？对这些利与弊，你会如何应对呢？a、改进火力发电、改进火力发电方式之一就是尝试将化学能直接转化为电能。方式之一就是尝试将化学能直接转化为电能。就像电池。其好处就是减少中间环节能损，就像电池。其好处就是减少中间环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。b、研究新的发电方式、研究新的发电方式第7页，本讲稿共29页4、原电池、原电池学生实验学生实验2 24 4现象象电极方程式极方程式电极极铜片片锌片片电流流表表有气泡产生有气泡产生不断溶解不断溶解指针发生指针发生偏转偏转ZnZn2e2e=Zn=Zn2+2+(氧化反应氧化反应)2H2H+2e2e=H=H2 2(还原反应还原反应)实验结果表明，导线中有电流通过实验结果表明，导线中有电流通过。正极正极负极负极将化学能转变为电能的装置。将化学能转变为电能的装置。第8页，本讲稿共29页 当把用导线连接的铜片和锌片一同浸当把用导线连接的铜片和锌片一同浸入稀硫酸时，由于锌比铜活泼，容易失去入稀硫酸时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成电子，锌被氧化成ZnZn2+2+而进入溶液，电子而进入溶液，电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的由锌片通过导线流向铜片，溶液中的H H+从铜片获得电子被还原成氢原子，氢原从铜片获得电子被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子从铜片上逸出。子结合成氢分子从铜片上逸出。第9页，本讲稿共29页 学学 与与 问问 你知道电子是怎样流动的吗？你如何判断电源的你知道电子是怎样流动的吗？你如何判断电源的正极、负极？正极、负极？我们知道，电流是从正极流向负极的，与电我们知道，电流是从正极流向负极的，与电子的流向是相反的。从实验知道电子从锌片流向子的流向是相反的。从实验知道电子从锌片流向铜片，所以电流应该是从铜片流向锌片的，因此铜片，所以电流应该是从铜片流向锌片的，因此可知原电池两极的判断方法：活泼金属可知原电池两极的判断方法：活泼金属发生氧发生氧化反应化反应向外线路提供电子向外线路提供电子原电池的负极；不原电池的负极；不活泼金属（或石墨）活泼金属（或石墨）发生还原反应发生还原反应接受外线接受外线路提供的电子路提供的电子原电池的正极。原电池的正极。第10页，本讲稿共29页实践活动实践活动自制电池自制电池水果电池。如下图：水果电池。如下图：第11页，本讲稿共29页原电池化学反应本质：原电池化学反应本质：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电路流向较较活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属（正极）不活泼的金属（正极）化学电池由正极、负极、电解质溶液化学电池由正极、负极、电解质溶液以及容器组成。以及容器组成。第12页，本讲稿共29页思考与交流思考与交流通过以上实验和探究，试说明化学电通过以上实验和探究，试说明化学电池由几部分组成，它的组成条件是什么？池由几部分组成，它的组成条件是什么？总结归纳原电池的构成条件：总结归纳原电池的构成条件：有两种活动性不同的金属有两种活动性不同的金属（或非金属导体）作电极。（或非金属导体）作电极。电极材料均插入电解质溶液中。电极材料均插入电解质溶液中。两极相连形成闭合电路。两极相连形成闭合电路。第13页，本讲稿共29页一一、铜片和锌片用导线连接后插入稀硫铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中酸中,锌片是锌片是()极极二、在用锌片二、在用锌片,铜片和稀硫酸组成的原铜片和稀硫酸组成的原电池装置中电池装置中,经过一段时间工作后经过一段时间工作后,下下列说法中正确的是列说法中正确的是()A、锌片是正极锌片是正极,铜片上有气泡产生铜片上有气泡产生B、电流方向是从电流方向是从锌片流向铜片锌片流向铜片C、溶液中硫酸的物质的量减小溶液中硫酸的物质的量减小D、电解液的电解液的PH保持不变保持不变负负C第14页，本讲稿共29页化学电源化学电源空气电池空气电池锂电池锂电池第15页，本讲稿共29页(1)干电池的构造是什么样的干电池的构造是什么样的?(2)干电池的负极和正极分别是什么干电池的负极和正极分别是什么?电解质溶液又是什么电解质溶液又是什么?(3)干电池使用久了会发生什么现象干电池使用久了会发生什么现象?思考题思考题第16页，本讲稿共29页(4)什么叫做充电电池什么叫做充电电池?铅蓄电池的构造铅蓄电池的构造是什么样的是什么样的?(5)铅蓄电池负极和正极分别是什么铅蓄电池负极和正极分别是什么?电电解质溶液又是什么解质溶液又是什么?(6)废旧电池是否应该回收废旧电池是否应该回收?为什么为什么?第17页，本讲稿共29页干干电电池池 上图是锌锰干电池上图是锌锰干电池负极负极:Zn-2e-=Zn2+正极正极(C):2NH4+2e-=2NH3+2H2第18页，本讲稿共29页 体积小、性能好的碱性锌锰电池应运体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。流大幅度提高。第19页，本讲稿共29页铅蓄电池铅蓄电池第20页，本讲稿共29页负极负极:Pb+SO42-2e-=PbSO4正极正极:PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O总反应总反应:Pb+PbO2+2H2SO4=PbSO4+2H2O放电放电第21页，本讲稿共29页锂电池锂电池 锂是密度最小的金属，用锂作为电池的锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。较，使用寿命大大延长。第22页，本讲稿共29页新型燃料电池新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池同时将电极反应产物不断排出电池负极负极:2H24e-+4OH-=4H2O正极正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应总反应:2H2+O2=2H2O电极电极:多孔镍多孔镍电解质电解质:KOH第23页，本讲稿共29页科学探究科学探究构成原电池的条件构成原电池的条件实验序号实验序号 步骤要求步骤要求 在一支试管中加入少量稀硫酸和一小粒纯锌粒在一支试管中加入少量稀硫酸和一小粒纯锌粒实验现象实验现象 用化学方用化学方程式解释程式解释实验现象实验现象思考问题思考问题寻找答案寻找答案1.反应中，哪种物质失电子？哪种物质得电子？反应中，哪种物质失电子？哪种物质得电子？2.Zn是通过什么途径将电子转移给溶液中是通过什么途径将电子转移给溶液中H+的？的？3.想什么办法使想什么办法使Zn与与H+分开，不让分开，不让H+直接在直接在Zn表面表面得电子？得电子？列出你对列出你对问题问题3的的想想法法学生实验探究学生实验探究第24页，本讲稿共29页实验序号实验序号 步骤要求步骤要求在另一支试管中加入少量稀硫酸和一小粒纯锌粒，在另一支试管中加入少量稀硫酸和一小粒纯锌粒，再将一根粗铜丝插入试管，观察一会儿，使铜丝与再将一根粗铜丝插入试管，观察一会儿，使铜丝与锌粒接触，观察现象锌粒接触，观察现象实验现象实验现象 用化学方用化学方程式解程式解释实验现象释实验现象思考问题寻思考问题寻找答案找答案1.反应中，哪种物质失电子？哪种物质得电子？反应中，哪种物质失电子？哪种物质得电子？2.Zn是通过什么途径将电子转移给溶液中是通过什么途径将电子转移给溶液中H+的？的？3.H+得到的电子是得到的电子是Cu失去的吗？失去的吗？Cu在这个过程中在这个过程中起什么作用？起什么作用？4.想什么办法让这种电子的转移变成电流？想什么办法让这种电子的转移变成电流？列出你对列出你对问题问题4的的想想法法第25页，本讲稿共29页实验序号实验序号 步骤要求步骤要求将锌片和铜片用导线连接，平行插入盛有稀硫酸的烧将锌片和铜片用导线连接，平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象杯中，观察现象实验现象实验现象 写化学方写化学方程程式或解释式或解释实验现象实验现象思考问题思考问题寻找答案寻找答案1.反应中，哪种物质失电子？哪种物质得电子？反应中，哪种物质失电子？哪种物质得电子？2.电子从电子从Zn到溶液中到溶液中H+经历了哪些途径？经历了哪些途径？3.导线在这个过程中起什么作用？导线在这个过程中起什么作用？4.你怎样才能知道导线中有电子流过？怎样才能知道你怎样才能知道导线中有电子流过？怎样才能知道导线中电子流动方向？导线中电子流动方向？组内交流组内交流列出想法列出想法第26页，本讲稿共29页实验序号实验序号步骤步骤要求要求将锌片和铜片用导线连接，在导线中间接入一个电流将锌片和铜片用导线连接，在导线中间接入一个电流计，平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。将锌计，平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。将锌片和铜片用导线反接电流计再做实验，观察现象片和铜片用导线反接电流计再做实验，观察现象实验实验现象现象解释实解释实验现象验现象思考问题思考问题寻找答案寻找答案1.反应中，哪种物质失电子？哪种物质得电子？反应中，哪种物质失电子？哪种物质得电子？2.电子从电子从Zn到溶液中到溶液中H+经历了哪些途径？经历了哪些途径？3.电流计在这个过程中起什么作用？电流计在这个过程中起什么作用？4.你认为这个过程中能量的转化关系是怎样的？你认为这个过程中能量的转化关系是怎样的？组内交流组内交流列出想法列出想法第27页，本讲稿共29页原电池构成部原电池构成部分对比一分对比一实验现象实验现象解释或写化学方程式解释或写化学方程式稀硫酸稀硫酸Zn石墨石墨稀硫酸稀硫酸Cu石墨石墨电流计电流计原电池构成部原电池构成部分对比二分对比二实验现象实验现象解释或写化学方程式解释或写化学方程式稀硫酸稀硫酸ZnFe乙醇乙醇ZnFe电流计电流计第28页，本讲稿共29页原电池构成部分对比三实验现象解释或写化学方程式稀硫酸ZnZn稀硫酸ZnFe电流表原电池构成部分对比四实验现象解释或写化学方程式插在一个西红柿中ZnCu插在两个西红柿中ZnCu电流计第29页，本讲稿共29页