第二节化学能与电能.ppt

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1、第二节 化学能与电能1.1.通过实验探究原电池中发生的化学反应，认识化学能通过实验探究原电池中发生的化学反应，认识化学能转化为电能的基本原理。转化为电能的基本原理。 2.2.了解几种常见原电池的结构和电极反应。了解几种常见原电池的结构和电极反应。3.3.使学生感受电解质在电极反应中的作用。使学生感受电解质在电极反应中的作用。电池的广泛应用电池的广泛应用在你的生活和学习中，或你了解的范围里，还有哪些需在你的生活和学习中，或你了解的范围里，还有哪些需要使用电池的产品或器具？它们各使用什么样的电池？要使用电池的产品或器具？它们各使用什么样的电池？20012001年我国发电总量构成图年我国发电总量构成

2、图一一. .化学能转化为电能化学能转化为电能火力发电厂能量火力发电厂能量转化：转化：化学能化学能热能热能机械能机械能电能电能若用火力发电，那么每年可向空气中排放二氧化碳若用火力发电，那么每年可向空气中排放二氧化碳1 1亿吨，二氧化硫亿吨，二氧化硫200200万吨，一氧化碳万吨，一氧化碳1 1万吨，氮氧化合万吨，氮氧化合物物3737万吨，工业废渣约万吨，工业废渣约12001200万吨。万吨。 燃烧反应是否是氧化还原反应？氧化还原反应燃烧反应是否是氧化还原反应？氧化还原反应的本质又是什么？的本质又是什么？燃烧反应是氧化还原反应，氧化还原反应的本质燃烧反应是氧化还原反应，氧化还原反应的本质是氧化剂与

3、还原剂之间发生电子的转移，引起化是氧化剂与还原剂之间发生电子的转移，引起化学键的重新结合，伴随体系能量的变化。学键的重新结合，伴随体系能量的变化。能否将化学能直接转化为电能？能否将化学能直接转化为电能？你是如何判定装置的正负极的？你是如何判定装置的正负极的？ 正极正极 负极负极电子流入的极电子流入的极不活泼电极不活泼电极发生还原反应发生还原反应电子流出的极电子流出的极较活泼电极较活泼电极发生氧化反应发生氧化反应原电池示意图原电池示意图铜片铜片锌片锌片电流表电流表现现 象象表面有气泡产生表面有气泡产生逐渐溶解逐渐溶解电流表指针偏转电流表指针偏转动动手做实验动动手做实验根据你所了解的电学知识根据你

4、所了解的电学知识, ,你知道电子是怎样你知道电子是怎样流动的吗流动的吗? ?你如何判断装置的正负极你如何判断装置的正负极? ?电子流出的一极为负极，电子流入的一极为正极。电子流出的一极为负极，电子流入的一极为正极。锌片锌片( (负极负极) )： ZnZn2e2e=Zn=Zn2+2+（氧化反应）（氧化反应）铜片铜片( (正极正极) )： 2H2H+ +2e+2e=H=H2 2（还原反应）（还原反应） 电子由锌片经导线流向铜片电子由锌片经导线流向铜片原电池原电池: :将化学能转化为电能的装置叫做原电池将化学能转化为电能的装置叫做原电池. .原电池的工作原理：原电池的工作原理：氧化反应氧化反应Zn-

5、2eZn-2e- -= Zn= Zn2+2+ 铜锌原电池铜锌原电池电解质溶液电解质溶液失失e-,e-,沿导线传递，有电流产生沿导线传递，有电流产生还原反应还原反应阴离子阴离子阳离子阳离子负极负极正极正极 2H2H+ +2e+2e- -= H= H2 2总反应：总反应：2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2ZnZn2e2e- -=Zn=Zn2+2+Zn+2HZn+2H+ +=Zn=Zn2+2+H+H2 2Zn+HZn+H2 2SOSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+H+H2 2正极：正极：负极：负极：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）设计一套原电池装置设计一套原电池装置 若

6、两个电极分别插在两个西红柿上呢？若两个电极分别插在两个西红柿上呢？1.1.正极：不活泼金属或非金属正极：不活泼金属或非金属 负极：比较活泼的金属材料负极：比较活泼的金属材料 2. 2. 电解质溶液电解质溶液3.3.完整的闭合回路完整的闭合回路4.4.自发的氧化还原反应自发的氧化还原反应原电池的构成条件原电池的构成条件化学电池的反应本质是氧化还原反应化学电池的反应本质是氧化还原反应化学能化学能电能电能化学电池化学电池氧化还原反应氧化还原反应空气电池空气电池锂电池锂电池二、化学电源二、化学电源干电池干电池锌锰干电池锌锰干电池 随着用电器朝着小型化、多功能化随着用电器朝着小型化、多功能化发展，对电池

7、的发展也提出了小型化、发展，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。多功能化发展的要求。 体积小、性能好的碱性锌锰电池体积小、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应运而生。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液由原来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，反应面碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增大，使放电电流大幅度提高。积成倍增大，使放电电流大幅度提高。铅蓄电池铅蓄电池锂电池锂电池 锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，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较，使用寿命跟用相同质量的其他金

8、属作负极相比较，使用寿命大大延长。大大延长。新型燃料电池新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电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，同时将电极反池内，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应产物不断排出电池1 1、干电池、干电池负极：负极：Zn2eZn2e- -=Zn=Zn2+2+正极：正极：2NH2NH4 4+ +2MnO+2MnO2 2+2e+2e- -=2NH=2NH3 3 +Mn+Mn2 2O O3 3+H+H2 2O O 已知：已知：PbSOPbSO4 4难溶于水难溶于水PbPb + PbO + Pb

9、O2 2 + 2H + 2H2 2SOSO4 4 = 2PbSO = 2PbSO4 4 + 2H + 2H2 2O O 负极：负极：PbPb + SO + SO4 42-2- - 2e - 2e- -= PbSO= PbSO4 4正极：正极：PbOPbO2 2+4H+4H+ +SO+SO4 42-2-+2e+2e- -=PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2O O2 2、铅蓄电池、铅蓄电池燃料电池的反应方程式：燃料电池的反应方程式：2H2H2 2 + O + O2 2 = 2H = 2H2 2O O正极：正极：O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -负极：

10、负极：2H2H2 24e4e- -=4H=4H+ +3 3、氢氧燃料电池、氢氧燃料电池电解质溶液为电解质溶液为KOHKOH溶液的氢氧燃料电池的电极反应式该溶液的氢氧燃料电池的电极反应式该如何写？如何写？总反应式：总反应式：2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O正极：正极：O O2 2 + 2H + 2H2 2O +4eO +4e- -=4OH=4OH- -负极：负极：2H2H2 24e4e- -4OH4OH- -=4H=4H2 2O O碱性条件下碱性条件下正极：正极：O O2 2 +2H +2H2 2O+4eO+4e- - = 4OH = 4OH- -中性条件下电解质溶液的酸碱性

11、对电极反应的影响中性条件下电解质溶液的酸碱性对电极反应的影响负极：负极：2H2H2 24e4e- -=4H=4H+ +负极：负极：2H2H2 24e4e- -=4H=4H+ +正极：正极：O O2 2+4H+4H+ +4e+4e- -=2H=2H2 2O O酸性条件下酸性条件下负极：负极：2H2H2 2 + 4OH + 4OH- -4e-4e- - = 4H = 4H2 2O O正极：正极：O O2 2 + 2H + 2H2 2O + 4eO + 4e- - = 4OH = 4OH- -有效地防止电解质溶液对外壳的腐蚀有效地防止电解质溶液对外壳的腐蚀1.1.根据根据Zn+CuZn+Cu2+2+

12、=Zn=Zn2+2+Cu+Cu的反应原理设计一个原电池，的反应原理设计一个原电池，当当ZnZn为负极时，正极可以选用的金属材料是为负极时，正极可以选用的金属材料是( ) ( ) A.A.镁镁 B.B.石墨石墨 C.C.铝铝 D.D.铅铅2.2.用锌片、铜片和硝酸银溶液组成的原电池，正极上发用锌片、铜片和硝酸银溶液组成的原电池，正极上发生的反应是生的反应是( ) ( ) A.2HA.2H+ +2e+2e- -=H=H2 2 B.Zn-2e B.Zn-2e- -=Zn=Zn2+2+C.2HC.2H2 2O+4eO+4e- -+O+O2 2=4OH=4OH- - D.Ag D.Ag+ +e+e- -

13、=Ag=Ag D DD D3.3.一个原电池的总反应的离子方程式是一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+CuZn+Cu2+ 2+ =Cu+ZnCu+Zn2+2+，该反应的原电池的正确组成是，该反应的原电池的正确组成是( )( )A.A.正极：锌，负极：铜，电解质溶液：氯化铜溶液正极：锌，负极：铜，电解质溶液：氯化铜溶液 B.B.正极：铜，负极：锌，电解质溶液：硫酸正极：铜，负极：锌，电解质溶液：硫酸 C.C.正极：铜，负极：锌，电解质溶液：硫酸铜正极：铜，负极：锌，电解质溶液：硫酸铜溶液溶液 D.D.正极：铁，负极：锌，电解质溶液：氯化铜溶液正极：铁，负极：锌，电解质溶液：氯化铜溶液 CDCD 不能说凡是合理的都是美的，但凡是美的确实都是合理的。