化学能与电能精品讲稿.ppt

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1、化学能与电能精品第一页，讲稿共三十五页哦20012001年我国发电总量构成图年我国发电总量构成图火力发电占据绝大部分火力发电占据绝大部分什么是火力发电？什么是火力发电？火电站的工作原理如何火电站的工作原理如何?第二页，讲稿共三十五页哦火电站从开始到结束能量是如何转化的？火电站从开始到结束能量是如何转化的？师生师生互动互动化石燃料化石燃料化学能化学能燃烧燃烧热能热能蒸汽蒸汽机械能机械能电能电能发电机发电机第三页，讲稿共三十五页哦v一一 原电池原电池 （1）定义定义：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四页，讲稿共三十五页哦【讨论】要有电能产生，必须产生电流，如何形成电流？导线中要

2、有电能产生，必须产生电流，如何形成电流？导线中电流怎么产生？电流怎么产生？哪类反应有电子转移？哪类反应有电子转移？是否只要有氧化还原反应就会有电流产生？从以下是否只要有氧化还原反应就会有电流产生？从以下几个装置讨论？几个装置讨论？第五页，讲稿共三十五页哦试着说说原电池的构成有什么条件？试着说说原电池的构成有什么条件？A AZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4ZnZnH H2 2SOSO4 4A AZnZnCuCu酒精酒精ZnZnH H2 2SOSO4 4A ACuCuH H2 2SOSO4 4*A AZnZnZnZnH H2 2SOSO4 4A AZnZnCuCuHClHCl A AC

3、CCuCuHClHCl第六页，讲稿共三十五页哦（2）原电池构成条件）原电池构成条件（1）两个活泼性不同的金属做电极）两个活泼性不同的金属做电极（4）能自发进行的氧化还原反应）能自发进行的氧化还原反应（2）有能导电的电解质溶液）有能导电的电解质溶液（3）形成闭合回路）形成闭合回路第七页，讲稿共三十五页哦【讨论】氧化还原反应中电子怎么转移？氧化还原反应中电子怎么转移？物理上电子从负极流向正极，你能确定氧化还原反应中谁是负物理上电子从负极流向正极，你能确定氧化还原反应中谁是负极，谁是正极么？极，谁是正极么？负极发生什么反应，正极发生什么反应？负极发生什么反应，正极发生什么反应？第八页，讲稿共三十五页

4、哦还原剂还原剂氧化剂氧化剂负极负极正极正极氧化反应氧化反应还原反应还原反应以原电以原电CU-Zn池为例池为例第九页，讲稿共三十五页哦第十页，讲稿共三十五页哦（3）原电池中电子）原电池中电子 离子移动方向离子移动方向（1）电子：由负极经外电路流向正极）电子：由负极经外电路流向正极（2）离子：阳离子向正极做定向移动）离子：阳离子向正极做定向移动 阴离子向负极做定向移动阴离子向负极做定向移动（4）电极反应式书写）电极反应式书写第十一页，讲稿共三十五页哦总反应：总反应：2H+2e-=H2Zn2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(离子方程式）离子方程式）（化学方程

5、式）（化学方程式）电电极极反反应应正极：正极：负极：负极：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）第十二页，讲稿共三十五页哦（5）活泼金属单质一般做负极，参加电极反活泼金属单质一般做负极，参加电极反应。应。较不活泼的金属单质或金属氧化物或石较不活泼的金属单质或金属氧化物或石墨碳棒做正极，只有金属氧化物可能参加电池反墨碳棒做正极，只有金属氧化物可能参加电池反应。一般溶液中的阳离子参加正极反应。应。一般溶液中的阳离子参加正极反应。（6）原电池原理的应用）原电池原理的应用制作电池制作电池金属防腐金属防腐提高化学反应速率。提高化学反应速率。第十三页，讲稿共三十五页哦1.1.下列装置中能组成原电

6、池形成电流的是下列装置中能组成原电池形成电流的是()()习题一：习题一：CAZnCuH2SO4CuZnA酒精酒精A BZnH2SO4ACuH2SO4C DACuCuH2SO4原电池的判断原电池的判断第十四页，讲稿共三十五页哦2.2.某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是成原电池时，锌为负极，此金属是()()A.Mg B.Fe C.Al D.CuA.Mg B.Fe C.Al D.Cu原电池的工作原理原电池的工作原理B3.3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的质溶液的 PH

7、()PH()A.A.不不 B B先变大后变小先变大后变小 C C逐渐变大逐渐变大 D.D.逐渐变小逐渐变小C习题二习题二第十五页，讲稿共三十五页哦习题三习题三4.4.4.4.一个电池反应的离子方程式是一个电池反应的离子方程式是一个电池反应的离子方程式是一个电池反应的离子方程式是 Zn+CuZn+Cu2+2+=Zn=Zn=Zn=Zn2+2+2+2+Cu,+Cu,该反应的的原电池正确组合是该反应的的原电池正确组合是该反应的的原电池正确组合是该反应的的原电池正确组合是()C原电池构成条件原电池构成条件ABCD正极正极ZnCuCuFe负极负极CuZnZnZn电解质溶液电解质溶液CuCl2H2SO4Cu

8、SO4HCl第十六页，讲稿共三十五页哦习题四习题四5.把把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若两相连组成原电池。若a、b相连时，相连时，a为负极；为负极；c、d相连时，电流由相连时，电流由d到到c；a、c相连时，相连时，c极上产生大量极上产生大量气泡，气泡，b、d相连时，相连时，b上有大量气泡产生，则四种上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为金属的活动性顺序由强到弱的为()AabcdBacdbCcabdDbdcaB利用原电池电极判断金属性强弱利用原电池电极判断金属性强弱第十七页，讲稿共三十五页哦思考思考 什么类型的化学

9、反应可设计成原电池？什么类型的化学反应可设计成原电池？理论上讲，常温下可自发进行的理论上讲，常温下可自发进行的氧化氧化还原反应还原反应都能设计成原电池。都能设计成原电池。第十八页，讲稿共三十五页哦电极材料电子流向反应类型组 成 负 极 正 极 电解质相对活泼相对活泼的金属的金属流出电子流出电子氧化反应氧化反应酸酸、碱、碱或盐的或盐的溶液溶液相对不活泼的金相对不活泼的金属属（或能导电的（或能导电的非金属）非金属）流入电子流入电子还原反应还原反应原电池的组成原电池的组成第十九页，讲稿共三十五页哦普通锌锰电池普通锌锰电池碱性电池碱性电池镍镍镉镉电电池池小型高性能燃料电池小型高性能燃料电池锂离子电池锂

10、离子电池镍氢电池镍氢电池第二十页，讲稿共三十五页哦二二 发展中的化学电源发展中的化学电源第二十一页，讲稿共三十五页哦(1)干电池干电池 上图是锌锰干电池上图是锌锰干电池第二十二页，讲稿共三十五页哦干电池负极：负极：Zn 2e-=Zn2+（负极）（负极）（正极）（正极）2NH4 4+2e-=2NH3+H2总反应：总反应：Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2正极：正极：锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌-锰干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等第二十三页，讲稿共三十五页哦干电池

11、负极：负极：Zn 2e-=Zn2+（负极）（负极）（正极）（正极）正极：正极：2NH4 4+2e-=2NH3+H2总反应：总反应：Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2其他干电池：其他干电池：碱性碱性锌锌-锰干电池、锰干电池、银银-锌锌纽扣电池等纽扣电池等优点：优点：携带方便携带方便缺点：缺点：电量小，污染大电量小，污染大锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌-锰干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等第二十四页，讲稿共三十五页哦2、蓄电池、蓄电池（1）铅蓄电池：）铅蓄电池：最早使

12、用的充电电池。最早使用的充电电池。正极材料上涂正极材料上涂有棕褐色的有棕褐色的PbO2，负极，负极材料是海绵状材料是海绵状的金属铅，两的金属铅，两极浸在极浸在H2SO4溶液中。写出溶液中。写出电极反应式。电极反应式。第二十五页，讲稿共三十五页哦铅蓄电池总反应：总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H+2SO42-=2PbSO4+2H2O负极：负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：正极：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O其他蓄电池：其他蓄电池：镍镍-镉镉蓄电池、蓄电池、银银-锌锌蓄电池等蓄电池等优点：优点：可反复使用可反复使

13、用 缺点：缺点：污染大污染大第二十六页，讲稿共三十五页哦(2)银锌电池银锌电池正极壳填充正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液电解质溶液KOH。反应式为：。反应式为：2Ag+Zn(OH)2Zn+Ag2O+H2O写出电极反应式。写出电极反应式。充电充电放电放电第二十七页，讲稿共三十五页哦(3)镉镍电池镉镍电池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+Cd(OH)2 放放电电充充电电负极材料：负极材料：Cd，正极材料：涂有，正极材料：涂有NiO2，电解质：，电解质：KOH溶液。反应式如下：溶液。反应式如下：写出电极反应式。写出电极反应式。(4)锂电池锂

14、电池特点：体积小特点：体积小质量轻质量轻相同质量时放点时间长相同质量时放点时间长 它是一种体积少，具有残留性记忆的它是一种体积少，具有残留性记忆的 充电电池，可重复使用充电电池，可重复使用500500次以上。次以上。第二十八页，讲稿共三十五页哦燃料电池：燃料电池：把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的电能的“能量转换器能量转换器”。燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。如，H2燃烧生成物是H2O；CH4燃烧生成物是CO2和H2O。燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于：反应物不是储存在电池内部，而是用外加的设备，源源不断的提供燃料和氧化剂等，使反应

15、能连续进行。3、燃料电池、燃料电池第二十九页，讲稿共三十五页哦（1）氢氧燃料电池）氢氧燃料电池Pt电极H2O2氢氧燃料电池模拟氢氧燃料电池模拟KOH第三十页，讲稿共三十五页哦氢氧燃料电池工作原理氢氧燃料电池工作原理第三十一页，讲稿共三十五页哦氢氧氢氧燃料电池燃料电池电极电极:Pt制作的惰性电极制作的惰性电极反应原理反应原理:a.电解质溶液电解质溶液:KOH溶液溶液负极负极:正极正极:总反应：总反应：b.电解质溶液电解质溶液:HCl(盐酸盐酸)负极负极:正极正极:总反应：总反应：2H2+4OH4e-4H2OO22H2O4e-4OH2H2O22H2O2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O2H2O22H2O第三十二页，讲稿共三十五页哦常见的燃料电池还有常见的燃料电池还有甲烷甲烷燃料电池、燃料电池、铝铝-空气空气燃料电池、燃料电池、熔融盐熔融盐燃燃料电池等料电池等优点：优点：效率高、无污染，装置可持续使用效率高、无污染，装置可持续使用第三十三页，讲稿共三十五页哦锂电池锂电池干电池干电池叠层电池叠层电池纽扣电池纽扣电池各类电池各类电池第三十四页，讲稿共三十五页哦减减少少污污染染节节约约资资源源第三十五页，讲稿共三十五页哦