化学：22《化学能与电能》.ppt

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1、2011年4月13日水电站水电站直接从自然界直接从自然界取得取得的能源称为的能源称为一次能源一次能源 电能是现代社会电能是现代社会中应用最广泛、使用中应用最广泛、使用最方便、污染最小的最方便、污染最小的一种二次能源，又称一种二次能源，又称为电力。为电力。火电站火电站一次能源经加工、转换得到的能源称为一次能源经加工、转换得到的能源称为二次能源二次能源1,火力发电原理及过程火力发电原理及过程燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能一、化学能与电能的相互转化一、化学能与电能的相互转化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

2、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实验实验 原电池原理探究原电池原理探究步骤步骤讨论与交流讨论与交流1.将将Zn片插入稀片插入稀H2SO4Zn片和片和Cu片上现象有片上现象有何差别何差别?2.将将Cu片插入稀片插入稀H2SO43.Zn片和片和Cu片接触插入稀片接触插入稀H2SO4 (不接电流表不接电流表)Cu片上有何现象片上有何现象?推推测原因测原因.4.Zn片和片和Cu片用导线连

3、接片用导线连接(中间中间接电流表接电流表)插入稀插入稀H2SO4(偏向偏向?)电流表电流表指针有何变化指针有何变化?说明了什么说明了什么?5.尝试用干电池判断实验中尝试用干电池判断实验中的正负极的正负极说明你判断的方法说明你判断的方法?化学能电能化学能电能 ？（看书（看书P35页第二、三段，回答问题）页第二、三段，回答问题）1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转换为电能。能要经过一系列能量转换才能转换为电能。2、把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反、把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。应在

4、两个不同区域进行。3、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。氧化剂区域流向还原剂区域。4、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，化学物质的选择。化学物质的选择。5、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。 Zn2+ + 负极负极 正极正极 - - Zn Cu电流表电流表SO42-H+H+e-IH2 实验现象实验现象 ：铜片上有气泡产生，锌片不断溶：铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，电流表的指针发生偏转。解，电流表的指针发生偏转。 实验结论实验结论 ：导线

5、中有电流通过：导线中有电流通过 离子方程式离子方程式思考问题思考问题寻找答案寻找答案组内交流组内交流 列出想法列出想法 演示探究实验现象实验现象CuCu起传导电子的作用。起传导电子的作用。可用电流表测电流及方向。可用电流表测电流及方向。Zn + 2H+ = Zn 2+ +H2ZnCu大量气泡从铜大量气泡从铜片逸出，锌片片逸出，锌片部分溶解部分溶解1.H1.H+ +得到的电子是得到的电子是CuCu失去的吗？失去的吗？2.2.在这个过程中在这个过程中CuCu起什么作用？起什么作用？3.3.你怎样才能知道导线中有电子通过？你怎样才能知道导线中有电子通过？ 解释实验现象解释实验现象思考问题思考问题寻找

6、答案寻找答案组内交流组内交流 列出想法列出想法演示探究实验现象实验现象化学能直接转化为电能化学能直接转化为电能1.1.电子从电子从ZnZn到到H H+ +经历了哪些途径？经历了哪些途径？2.2.你认为这个过程能量是如何转化的？你认为这个过程能量是如何转化的？锌表面无气泡，锌表面无气泡，铜表面有气泡，铜表面有气泡，电流表发生偏转。电流表发生偏转。电子由电子由Zn 导线导线 铜片铜片 H+ 定向移动定向移动产生电流，故电流表的指针发生偏转产生电流，故电流表的指针发生偏转ZnCu定义：能把化学能转变为电能的装定义：能把化学能转变为电能的装 置，叫做原电池。置，叫做原电池。原电池的电极原电池的电极电极

7、电极 电极材料电极材料反应类型反应类型 电子流动方电子流动方向向负极负极 还原性较强还原性较强的金属的金属氧化反应氧化反应 电子流出电子流出（流向正极）（流向正极）的一极的一极正极正极 还原性较弱还原性较弱的金属的金属还原反应还原反应 电子流入电子流入（来自负极）（来自负极）的一极的一极构成原电池的条件构成原电池的条件有两种活动性不同的金属（或非金属单质）有两种活动性不同的金属（或非金属单质） 作电极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 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，电子从较活泼较活泼的金属发生氧

8、化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼 的金属（正极的金属（正极）判断原电池正、负极的方法判断原电池正、负极的方法由组成原电池的两极材料判断：由组成原电池的两极材料判断：一般是活泼的金属为负极一般是活泼的金属为负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极根据电流方向或电子流动方向判断：根据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向负极；电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。电子流动方向是由负极流向正极。根据原电池两极发生的变化来判断：根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极总是失电子发

9、生氧化反应，原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。正极总是得电子发生还原反应。锌片插入稀硫酸中，被锌片插入稀硫酸中，被腐蚀。（化学腐蚀）腐蚀。（化学腐蚀）锌片在锌锌片在锌,铜（稀硫酸）原铜（稀硫酸）原电池中作为负极，也被腐电池中作为负极，也被腐蚀。（电化学腐蚀）蚀。（电化学腐蚀）哪个更快？哪个更快？原电池的负极原电池的负极被腐蚀得更快。被腐蚀得更快。分析锌分析锌,铁（稀硫酸）原铁（稀硫酸）原电池中的电极反应。电池中的电极反应。你感受到作为正极，铁你感受到作为正极，铁被保护了吗？被保护了吗？原电池的金属原电池的金属正极被保护。正极被保护。原电池设计思路：原电池设计思路：

10、释放能量的氧化还原反应（放热反应）释放能量的氧化还原反应（放热反应） 通常须两活性不同的电极通常须两活性不同的电极 电解质溶液电解质溶液 还原剂在负极失电子，发生氧化反还原剂在负极失电子，发生氧化反 应；氧应；氧 化剂在正极得电子化剂在正极得电子,发生还原反应发生还原反应化学能与电能的相互转化化学能与电能的相互转化电能电能化学能化学能原电池原电池电解电解原电池原电池“负极出电子，电子回正极负极出电子，电子回正极” 2、变化变化: 活泼金属活泼金属发生氧化反应发生氧化反应向外线路提供向外线路提供电子电子原电池的负极；原电池的负极； 不活泼金属（或石墨）不活泼金属（或石墨）发生还原反应发生还原反应

11、接受外线路提供的电子接受外线路提供的电子原电池的正极。原电池的正极。小结：小结：原电池原电池1、定义定义:把把化学能化学能转变为转变为电能电能的装置的装置.必发生必发生失电子失电子的氧化的氧化反应反应必发生必发生得电子得电子的还原的还原反应反应 两种活泼性不同的金属（或一种金属和两种活泼性不同的金属（或一种金属和 另一种非金属导体）构成电极。另一种非金属导体）构成电极。电解质溶液。电解质溶液。电极用导线相联构成闭合回路。电极用导线相联构成闭合回路。3、化学电池的组成、化学电池的组成:正极、负极、电解质溶液以及容器。正极、负极、电解质溶液以及容器。5,原电池化学反应本质：原电池化学反应本质： 较

12、活泼的金属发生氧化反应，较活泼的金属发生氧化反应，电子电子从较活从较活泼的金属（泼的金属（负极负极）通过外电路流向通过外电路流向较不活泼的较不活泼的金属（金属（正极正极） 氧化还原反应氧化还原反应CH2SO4（不可以）（不可以）（不可以）（不可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）例例2条件一：有活泼性不同的两种金属或非条件一：有活泼性不同的两种金属或非金属金属（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件二：电极需插进电解质溶液中；形成条件二：电极需插进电解质溶液中；实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件三：必须形成闭合回路形

13、成条件三：必须形成闭合回路（不可以）（不可以）6,6,判断原电池正、负极的方法判断原电池正、负极的方法由组成原电池的两极材料判断：由组成原电池的两极材料判断：一般是活泼的金属为负极一般是活泼的金属为负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极根据电流方向或电子流动方向判断：根据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向负极；电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。电子流动方向是由负极流向正极。根据原电池两极发生的变化来判断：根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生

14、还原反应。正极总是得电子发生还原反应。二、发展中的化学电源二、发展中的化学电源干电池碱性电池蓄电池锂离子电池燃料电池锂电池锂电池 锂是密度最小的金属，用锂作为电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池的负极，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。负极相比较，使用寿命大大延长。干电池碱性电池1、干电池结构及电极反应原理干电池结构及电极反应原理汽车用蓄电池汽车用蓄电池锂离子电池锂离子电池锂离子电池：它是新一代可锂离子电池：它是新一代可充电的绿色电池，现已成为充电的绿色电池，现已成为笔记本电脑、移动电话、摄笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗电器的主流。像机等低功耗电器的主流。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，不断从外部贮藏在电池内，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界输入，同时将电极反应产物不断排出电池空气电池空气电池