合理利用化学能源8557.pptx
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1、 课题1 电池探秘3/9/2023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 镍氢电池镍氢电池 锂电池锂电池3/9/2023、锌片:锌片:Zn Zn Zn Zn2+2+2e+2e (氧化反应)(氧化反应)铜片:铜片:2H 2H+2e+2e H H2 2(还原反应)(还原反应)总反应式:总反应式:Zn+2H Zn+2H+ZnZn2+2+H2 +H2电子由锌片经导线流向铜片电子由锌片经导线流向铜片请你利用学过的知识分析请你利用学过的知识分析:1 1、导线连接后、导线连接后,铜片上产生什么气体铜片上产生什么气体?为什么会在铜片上产生?为什么会在铜片
2、上产生?2 2电流计指针偏转说明了什么问题?电流计指针偏转说明了什么问题?3 3写出锌片和铜片上变化的离子方程写出锌片和铜片上变化的离子方程式、反应类型及电子流向。式、反应类型及电子流向。.原电池是怎样工作的呢?3/9/2023失电子发生失电子发生氧化反应氧化反应电解质溶液电解质溶液电子(电子(e-)阴离子:阴离子:SO42-阳离子阳离子:H+负极负极正极正极(-)Zn H2SO4 Cu(+)得电子发生得电子发生还原反应还原反应电子的流向:电子的流向:负极负极导线导线正极正极 电流的方向:电流的方向:正极正极 负极负极一、电池是怎样工作的一、电池是怎样工作的3/9/2023概括整合还原反应还原
3、反应电子流入的一极电子流入的一极负极负极-导线导线-正极正极氧化反应氧化反应电子流出的一极电子流出的一极正极正极(+)(+)负极负极(-)(-)电子流动的电子流动的方向方向反应类型反应类型定义定义电极电极名称名称电极名称及电极反应:电极名称及电极反应:原电池的原理:原电池的原理:较活泼的金属失去电子发生氧化反较活泼的金属失去电子发生氧化反较活泼的金属失去电子发生氧化反较活泼的金属失去电子发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较应,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(正
4、极)不活泼的金属(正极)不活泼的金属(正极)不活泼的金属(正极).电解质溶液中的得电子能力电解质溶液中的得电子能力电解质溶液中的得电子能力电解质溶液中的得电子能力强的粒子在正极上得到电子发生还原反应,从而实现强的粒子在正极上得到电子发生还原反应,从而实现强的粒子在正极上得到电子发生还原反应,从而实现强的粒子在正极上得到电子发生还原反应,从而实现了了了了化学能化学能化学能化学能向向向向电能电能电能电能的转化的转化的转化的转化3/9/2023思考讨论:思考讨论:编编号号电极和溶液电极和溶液是否产生电流是否产生电流 原因原因123Zn-Cu-Zn-Cu-稀硫酸稀硫酸 Zn-Cu-Zn-Cu-酒精酒精
5、 Zn-Cu-Zn-Cu-橘子橘子45Zn-Cu-Zn-Cu-稀硫酸稀硫酸Zn-Zn-Zn-Zn-稀硫酸稀硫酸67Zn-Cu-Zn-Cu-苹果苹果ZnZn、CuCu分别插入两个不分别插入两个不同的苹果中同的苹果中不是电解质溶液不是电解质溶液相同的电极相同的电极没有闭合回路没有闭合回路3/9/2023形成原电池的条件有哪些?形成原电池的条件有哪些?1、有活泼性不同的两种金属或着一种金、有活泼性不同的两种金属或着一种金 属和非金属导体(如石墨)作电极属和非金属导体(如石墨)作电极2、有合适的电解质(酸、碱、盐)、有合适的电解质(酸、碱、盐)3、形成闭合回路、形成闭合回路 是一个自发进行的氧化还原反
6、应是一个自发进行的氧化还原反应 交流交流研讨研讨3/9/2023判断下列哪些装置构成了原电池?若不是,请说明判断下列哪些装置构成了原电池?若不是,请说明理由;若是,请指出正负极名称,并写出电极反应理由;若是,请指出正负极名称,并写出电极反应式式.()()()负极负极总反应:总反应:正极正极Zn+2H+Zn2+H2Zn2e-Zn2+2H+2e-H2(Zn)(Ag)3/9/2023()()负极负极正极正极总反应总反应:正极正极负极负极总反应:总反应:Zn+2H+Zn2+H2Fe+Cu2+Fe2+Cu()Zn2e-Zn2+2H+2e-H2Fe2e-Fe2+Cu2+2e-Cu (Zn)(Cu)(Fe)
7、(Ag)3/9/2023干电池负极: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:碱性锌碱性锌-锰干电池、锰干电池、银银-锌纽扣电池等锌纽扣电池等优点: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等等二、认识各种电池二、认识各种电池3/9/2023蓄
8、电池(1 1)铅蓄电池)铅蓄电池正极材料上正极材料上涂有棕褐色涂有棕褐色的的PbOPbO2 2,负极,负极材料是海绵材料是海绵状的金属铅,状的金属铅,两极浸在两极浸在H H2 2SOSO4 4溶液中。溶液中。写出电极反写出电极反应式。应式。3/9/2023铅蓄电池铅蓄电池3/9/2023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。3/9/2023 随着用电器朝着随着用电器朝着小型化、多功能化发小型化、多功能化发展的要求,对电池的展的要求,对电池
9、的发展也提出了小型化、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。3/9/2023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
10、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3/9/2023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航天技术上使用的一种电航天技术上使用的一种电池,它具有高能、轻便、池,它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用不污染环境等优点。用PtPt做电极,做电极,KOHKOH溶液做电解溶液做电解液,因其反应与氢氧燃烧液,因其反应与氢氧燃烧相似,故称为氢氧燃烧电相似,故称为氢氧燃烧电池。池。3/9/2023燃料电池 把能源中燃料燃烧反应的化把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的学能直接转化为电能的“能量转换器能量转换器”2 H2 H2 2+O+O2
11、 2=2 H=2 H2 2O O点燃点燃氢氧燃料电池氢氧燃料电池常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝-空气燃料电池、熔融盐燃料电池等空气燃料电池、熔融盐燃料电池等优点:优点:效率高、无污染,装置可持续使用效率高、无污染,装置可持续使用多孔性金属电极,具有催化性能多孔性金属电极,具有催化性能3/9/2023化学电池的表示方法化学电池的表示方法(-)负极负极|电解质电解质|正极正极 (+)铜锌原电池铜锌原电池(-)Zn|H2SO4|Cu (+)锌锰干电池锌锰干电池(-)Zn|,|MnO2,C(+)碱性锌锰电池碱性锌锰电池(-)Zn|KOH|MnO2,C(+)汞锌纽扣
12、电池汞锌纽扣电池(-)Zn|KOH|,C(+)铅酸蓄电池铅酸蓄电池(-)Pb|H2SO4|PbO2 (+)氢氧燃料电池氢氧燃料电池(-)Pt,H2|KOH|O2,Pt(+)3/9/2023减减 少少 污污 染染节节 约约 资资 源源3/9/2023原电池的定义原电池的定义1 1、两个活泼性不同的电极、两个活泼性不同的电极2 2、电解质溶液、电解质溶液3 3、闭合回路、闭合回路原电池的构成条件原电池的构成条件原电池的工作原理原电池的工作原理将化学能转变为电能的装置将化学能转变为电能的装置较活泼的金属失去电子发生氧化反应,电较活泼的金属失去电子发生氧化反应,电较活泼的金属失去电子发生氧化反应,电较
13、活泼的金属失去电子发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流子从较活泼的金属(负极)通过外电路流子从较活泼的金属(负极)通过外电路流子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较不活泼的金属(正极)向较不活泼的金属(正极)向较不活泼的金属(正极)向较不活泼的金属(正极).电解质溶液中电解质溶液中电解质溶液中电解质溶液中的得电子能力强的粒子在正极上得到电子的得电子能力强的粒子在正极上得到电子的得电子能力强的粒子在正极上得到电子的得电子能力强的粒子在正极上得到电子发生还原反应,从而实现了化学能向电能发生还原反应,从而实现了化学能向电能发生还原反应,从而实现了化学能向电能发生还原反应,从而实现了
14、化学能向电能的转化的转化的转化的转化课堂小结课堂小结3/9/2023课题课题2 家用燃料的更新家用燃料的更新学习目标学习目标1.认识化石燃料综合利用的意义认识化石燃料综合利用的意义2.了解煤的气化原里及途径了解煤的气化原里及途径3.了解液化石油气、天然气、沼了解液化石油气、天然气、沼气的成分及反应原理气的成分及反应原理4.明确燃烧化石燃料对环境可能明确燃烧化石燃料对环境可能造成的污染与治理途径造成的污染与治理途径3/9/2023联想联想.质疑质疑 1、你知道我们现在家中主要你知道我们现在家中主要使用的有哪些燃料?使用的有哪些燃料?2、分析这些燃料的主要优缺、分析这些燃料的主要优缺点。点。3/9
15、/20233/9/2023课题课题2 家庭燃料的更新家庭燃料的更新3/9/2023一、历史悠久的燃料-煤无烟煤(含碳无烟煤(含碳95%)烟煤(含碳烟煤(含碳70%-80%)褐煤(含碳褐煤(含碳50%-70%)泥煤(含碳泥煤(含碳50%-60%)3/9/20231.煤球和蜂窝煤成分:煤粉+少量黏土+水手工制作或机械压制3/9/2023煤:由有机化合物和无机化合物组成的复杂煤:由有机化合物和无机化合物组成的复杂混合物混合物。构成煤炭。构成煤炭元素主要有碳元素主要有碳,此外,还有极少量的磷、硅、氮、氢、氧、钙、此外,还有极少量的磷、硅、氮、氢、氧、钙、铝、铁、硫等元素。铝、铁、硫等元素。燃烧后除产生
16、固体垃圾外,还产生二氧化碳,烟尘,燃烧后除产生固体垃圾外,还产生二氧化碳,烟尘,二氧化硫,一氧化碳,氮氧化合物等二氧化硫,一氧化碳,氮氧化合物等3/9/20233/9/2023伦敦光化学烟雾事件伦敦光化学烟雾事件3/9/20232.以煤为原料做成气体燃料以煤为原料做成气体燃料煤的气化:通过一定方法是固体煤的气化:通过一定方法是固体气体气体发生煤炉气:主要成分发生煤炉气:主要成分 一氧化碳和氮气一氧化碳和氮气 2C+O2=2 CO水煤气:主要成分氢气和一氧化碳水煤气:主要成分氢气和一氧化碳 C+H2O =CO +H2干馏煤气:主要成分氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳等干馏煤气:主要成分氢气、甲烷、乙烯
17、、一氧化碳等高温高温3/9/2023主要成分:丙烷、丁烷(含有少量丙烯、丁烯)主要成分:丙烷、丁烷(含有少量丙烯、丁烯)主要用途主要用途:用作石油化工的原料用作石油化工的原料,也可用作燃料。也可用作燃料。反应原理反应原理:丙烷、丁烷完全燃烧释放大量热丙烷、丁烷完全燃烧释放大量热能。能。C3H8+5O2 3CO2+4H2O 2C4H10+13O2 8CO2+10H2O二、使用方便的燃料二、使用方便的燃料-液化石油气液化石油气3/9/2023石油液化气状态、储存、运输石油液化气状态、储存、运输1、常温常压下呈气态,在一定压、常温常压下呈气态,在一定压力下或冷冻到一定温度可以液化力下或冷冻到一定温度
18、可以液化为液体。为液体。2、储存设备比较简单,钢瓶或储、储存设备比较简单,钢瓶或储罐。罐。3、运输:专用管道、分配槽车。、运输:专用管道、分配槽车。3/9/2023液化石油气液化石油气-优点优点 污染少。可以全部燃烧,无粉尘。污染少。可以全部燃烧,无粉尘。发热量高。相当于同样重量煤的发热量高。相当于同样重量煤的2倍。倍。易于运输。易于运输。压力稳定。用户灶前压力不变,使压力稳定。用户灶前压力不变,使用方便。用方便。储存设备简单,供应方式灵活。储存设备简单,供应方式灵活。3/9/2023液化石油气危害液化石油气危害1、健康危害:本品有麻醉作用。急性中、健康危害:本品有麻醉作用。急性中毒,慢性影响
19、毒,慢性影响,导致身体健康受损,导致身体健康受损,甚至呼吸停止。甚至呼吸停止。2、环境危害:对环境有危害,对水体、环境危害:对环境有危害,对水体、土壤和大气可造成污染。土壤和大气可造成污染。3、燃爆危险、燃爆危险。3/9/20231、液化石油气、液化石油气-安全使用应注意的问题安全使用应注意的问题:使用液化石油气前必须注意是否有使用液化石油气前必须注意是否有臭味臭味,确认无确认无漏气漏气时再开火使用,并注意时再开火使用,并注意通风要良通风要良好好。2、使用液化石油气钢瓶应注意什么?、使用液化石油气钢瓶应注意什么?1、钢瓶请注意检验期限,并附有检、钢瓶请注意检验期限,并附有检 验合格标。验合格标
20、。2、放置于通风良好且避免日晒场所。、放置于通风良好且避免日晒场所。3、不可将钢瓶放倒使用。、不可将钢瓶放倒使用。4、钢瓶上不可放置物品,以免引燃、钢瓶上不可放置物品,以免引燃。5、不能将气瓶中残留物倒入下水道或垃圾道不能将气瓶中残留物倒入下水道或垃圾道中,否则会发生危险。中,否则会发生危险。3/9/20231、液化石油气热水器应装何处最安全?液化石油气热水器应装何处最安全?应装在室外通风良好的地方,可避免产生应装在室外通风良好的地方,可避免产生CO中毒之意外。中毒之意外。2、液化石油气烟火呈现红色火焰状是什、液化石油气烟火呈现红色火焰状是什么现象?有何危险性?应如何处理?么现象?有何危险性?
21、应如何处理?液化石油气火焰正常呈淡蓝色,如发现呈液化石油气火焰正常呈淡蓝色,如发现呈红色,即表示不完全燃烧现象。会产生一氧红色,即表示不完全燃烧现象。会产生一氧化碳中毒之危险,应立即请煤气专业人员检化碳中毒之危险,应立即请煤气专业人员检修、调整炉具。修、调整炉具。3/9/2023你如何知道液化石油气外泄吗?你如何知道液化石油气外泄吗?1、嗅觉、嗅觉家用液化石油气中掺有臭剂,家用液化石油气中掺有臭剂,漏出时会有自味。漏出时会有自味。2、视觉、视觉液化石油气外泄,会造成空液化石油气外泄,会造成空气中形成雾状白烟。气中形成雾状白烟。3、听觉、听觉会有会有“嘶嘶嘶嘶”的声音。的声音。4、触觉、触觉手接
22、近外泄的漏洞,会有凉手接近外泄的漏洞,会有凉凉的感觉。凉的感觉。3/9/2023液化石油气漏气时应如何处置?液化石油气漏气时应如何处置?1、立即关闭液化石油气开关。、立即关闭液化石油气开关。2、千万不可开启或关闭任何电、千万不可开启或关闭任何电器开关。器开关。3、轻轻的打开所有门窗并迅速、轻轻的打开所有门窗并迅速逃出户外。逃出户外。4、打报警处理。、打报警处理。3/9/2023液化石油气会使人丧命吗?液化石油气会使人丧命吗?1、液化石油气本身并无毒性,但有麻醉、液化石油气本身并无毒性,但有麻醉及窒息性,使生物反应能力降低。及窒息性,使生物反应能力降低。2、液化石油气使用不当时,会产生大量、液化
23、石油气使用不当时,会产生大量一氧化碳,一氧化碳易与血液中之血一氧化碳,一氧化碳易与血液中之血红素结合,而造成缺氧状态(一氧化红素结合,而造成缺氧状态(一氧化碳中毒,导致死亡)碳中毒,导致死亡)3/9/2023使用液化石油气空气不足,而产生一使用液化石油气空气不足,而产生一氧化碳中毒应该怎么办氧化碳中毒应该怎么办?1、关闭液化石油气开关。、关闭液化石油气开关。2、打开门窗通风。、打开门窗通风。3、提供伤者新鲜空气。、提供伤者新鲜空气。4、解开束缚、畅通呼吸道。、解开束缚、畅通呼吸道。5、视情况需要施行人工呼吸或心肺腹压术。、视情况需要施行人工呼吸或心肺腹压术。6、液化石油气异味散去之前,勿开启或
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