第二節(jié)化學(xué)能與電能

1、第二節(jié) 化學(xué)能與電能1.1.通過實(shí)驗(yàn)探究原電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，認(rèn)識(shí)化學(xué)能通過實(shí)驗(yàn)探究原電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，認(rèn)識(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的基本原理。轉(zhuǎn)化為電能的基本原理。 2.2.了解幾種常見原電池的結(jié)構(gòu)和電極反應(yīng)。了解幾種常見原電池的結(jié)構(gòu)和電極反應(yīng)。3.3.使學(xué)生感受電解質(zhì)在電極反應(yīng)中的作用。使學(xué)生感受電解質(zhì)在電極反應(yīng)中的作用。電池的廣泛應(yīng)用電池的廣泛應(yīng)用在你的生活和學(xué)習(xí)中，或你了解的范圍里，還有哪些需在你的生活和學(xué)習(xí)中，或你了解的范圍里，還有哪些需要使用電池的產(chǎn)品或器具？它們各使用什么樣的電池？要使用電池的產(chǎn)品或器具？它們各使用什么樣的電池？20012001年我國發(fā)電總量構(gòu)成圖年我國發(fā)電總量構(gòu)成

2、圖一一. .化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能火力發(fā)電廠能量火力發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)化：轉(zhuǎn)化：化學(xué)能化學(xué)能熱能熱能機(jī)械能機(jī)械能電能電能若用火力發(fā)電，那么每年可向空氣中排放二氧化碳若用火力發(fā)電，那么每年可向空氣中排放二氧化碳1 1億噸，二氧化硫億噸，二氧化硫200200萬噸，一氧化碳萬噸，一氧化碳1 1萬噸，氮氧化合萬噸，氮氧化合物物3737萬噸，工業(yè)廢渣約萬噸，工業(yè)廢渣約12001200萬噸。萬噸。 燃燒反應(yīng)是否是氧化還原反應(yīng)？氧化還原反應(yīng)燃燒反應(yīng)是否是氧化還原反應(yīng)？氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)又是什么？的本質(zhì)又是什么？燃燒反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)燃燒反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是氧化劑與

3、還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，引起化是氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，引起化學(xué)鍵的重新結(jié)合，伴隨體系能量的變化。學(xué)鍵的重新結(jié)合，伴隨體系能量的變化。能否將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能？能否將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能？你是如何判定裝置的正負(fù)極的？你是如何判定裝置的正負(fù)極的？ 正極正極 負(fù)極負(fù)極電子流入的極電子流入的極不活潑電極不活潑電極發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)電子流出的極電子流出的極較活潑電極較活潑電極發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)原電池示意圖原電池示意圖銅片銅片鋅片鋅片電流表電流表現(xiàn)現(xiàn) 象象表面有氣泡產(chǎn)生表面有氣泡產(chǎn)生逐漸溶解逐漸溶解電流表指針偏轉(zhuǎn)電流表指針偏轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)動(dòng)動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)根據(jù)你所了解的電學(xué)知識(shí)根據(jù)你

4、所了解的電學(xué)知識(shí), ,你知道電子是怎樣你知道電子是怎樣流動(dòng)的嗎流動(dòng)的嗎? ?你如何判斷裝置的正負(fù)極你如何判斷裝置的正負(fù)極? ?電子流出的一極為負(fù)極，電子流入的一極為正極。電子流出的一極為負(fù)極，電子流入的一極為正極。鋅片鋅片( (負(fù)極負(fù)極) )： ZnZn2e2e=Zn=Zn2+2+（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）銅片銅片( (正極正極) )： 2H2H+ +2e+2e=H=H2 2（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)） 電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片原電池原電池: :將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池. .原電池的工作原理：原電池的工作原理：氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)Zn-

5、2eZn-2e- -= Zn= Zn2+2+ 銅鋅原電池銅鋅原電池電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液失失e-,e-,沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)還原反應(yīng)陰離子陰離子陽離子陽離子負(fù)極負(fù)極正極正極 2H2H+ +2e+2e- -= H= H2 2總反應(yīng)：總反應(yīng)：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正極：正極：負(fù)極：負(fù)極：（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）設(shè)計(jì)一套原電池裝置設(shè)計(jì)一套原電池裝置 若

6、兩個(gè)電極分別插在兩個(gè)西紅柿上呢？若兩個(gè)電極分別插在兩個(gè)西紅柿上呢？1.1.正極：不活潑金屬或非金屬正極：不活潑金屬或非金屬 負(fù)極：比較活潑的金屬材料負(fù)極：比較活潑的金屬材料 2. 2. 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液3.3.完整的閉合回路完整的閉合回路4.4.自發(fā)的氧化還原反應(yīng)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)原電池的構(gòu)成條件原電池的構(gòu)成條件化學(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)化學(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)化學(xué)能化學(xué)能電能電能化學(xué)電池化學(xué)電池氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)空氣電池空氣電池鋰電池鋰電池二、化學(xué)電源二、化學(xué)電源干電池干電池鋅錳干電池鋅錳干電池 隨著用電器朝著小型化、多功能化隨著用電器朝著小型化、多功能化發(fā)展，對(duì)電池

7、的發(fā)展也提出了小型化、發(fā)展，對(duì)電池的發(fā)展也提出了小型化、多功能化發(fā)展的要求。多功能化發(fā)展的要求。 體積小、性能好的堿性鋅錳電池體積小、性能好的堿性鋅錳電池應(yīng)運(yùn)而生。這類電池的重要特征是電解應(yīng)運(yùn)而生。這類電池的重要特征是電解液由原來的中性變?yōu)殡x子導(dǎo)電性更好的液由原來的中性變?yōu)殡x子導(dǎo)電性更好的堿性，負(fù)極也由鋅片改為鋅粉，反應(yīng)面堿性，負(fù)極也由鋅片改為鋅粉，反應(yīng)面積成倍增大，使放電電流大幅度提高。積成倍增大，使放電電流大幅度提高。鉛蓄電池鉛蓄電池鋰電池鋰電池 鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比較，使用壽命跟用相同質(zhì)量的其他金

8、屬作負(fù)極相比較，使用壽命大大延長。大大延長。新型燃料電池新型燃料電池 燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時(shí)，不斷從外界輸入，同時(shí)將電極反池內(nèi)，而是在工作時(shí)，不斷從外界輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池1 1、干電池、干電池負(fù)極：負(fù)極：Zn2eZn2e- -=Zn=Zn2+2+正極：正極：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難溶于水難溶于水PbPb + PbO + Pb

9、O2 2 + 2H + 2H2 2SOSO4 4 = 2PbSO = 2PbSO4 4 + 2H + 2H2 2O O 負(fù)極：負(fù)極：PbPb + SO + SO4 42-2- - 2e - 2e- -= PbSO= PbSO4 4正極：正極：PbOPbO2 2+4H+4H+ +SO+SO4 42-2-+2e+2e- -=PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2O O2 2、鉛蓄電池、鉛蓄電池燃料電池的反應(yīng)方程式：燃料電池的反應(yīng)方程式：2H2H2 2 + O + O2 2 = 2H = 2H2 2O O正極：正極：O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -負(fù)極：

10、負(fù)極：2H2H2 24e4e- -=4H=4H+ +3 3、氫氧燃料電池、氫氧燃料電池電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為KOHKOH溶液的氫氧燃料電池的電極反應(yīng)式該溶液的氫氧燃料電池的電極反應(yīng)式該如何寫？如何寫？總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O正極：正極：O O2 2 + 2H + 2H2 2O +4eO +4e- -=4OH=4OH- -負(fù)極：負(fù)極：2H2H2 24e4e- -4OH4OH- -=4H=4H2 2O O堿性條件下堿性條件下正極：正極：O O2 2 +2H +2H2 2O+4eO+4e- - = 4OH = 4OH- -中性條件下電解質(zhì)溶液的酸堿性

11、對(duì)電極反應(yīng)的影響中性條件下電解質(zhì)溶液的酸堿性對(duì)電極反應(yīng)的影響負(fù)極：負(fù)極：2H2H2 24e4e- -=4H=4H+ +負(fù)極：負(fù)極：2H2H2 24e4e- -=4H=4H+ +正極：正極：O O2 2+4H+4H+ +4e+4e- -=2H=2H2 2O O酸性條件下酸性條件下負(fù)極：負(fù)極：2H2H2 2 + 4OH + 4OH- -4e-4e- - = 4H = 4H2 2O O正極：正極：O O2 2 + 2H + 2H2 2O + 4eO + 4e- - = 4OH = 4OH- -有效地防止電解質(zhì)溶液對(duì)外殼的腐蝕有效地防止電解質(zhì)溶液對(duì)外殼的腐蝕1.1.根據(jù)根據(jù)Zn+CuZn+Cu2+2+

12、=Zn=Zn2+2+Cu+Cu的反應(yīng)原理設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，的反應(yīng)原理設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，當(dāng)當(dāng)ZnZn為負(fù)極時(shí)，正極可以選用的金屬材料是為負(fù)極時(shí)，正極可以選用的金屬材料是( ) ( ) A.A.鎂鎂 B.B.石墨石墨 C.C.鋁鋁 D.D.鉛鉛2.2.用鋅片、銅片和硝酸銀溶液組成的原電池，正極上發(fā)用鋅片、銅片和硝酸銀溶液組成的原電池，正極上發(fā)生的反應(yīng)是生的反應(yīng)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- -=Ag=Ag D DD D3.3.一個(gè)原電池的總反應(yīng)的離子方程式是一個(gè)原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+CuZn+Cu2+ 2+ =Cu+ZnCu+Zn2+2+，該反應(yīng)的原電池的正確組成是，該反應(yīng)的原電池的正確組成是( )( )A.A.正極：鋅，負(fù)極：銅，電解質(zhì)