化学能与电能2

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,干电池,碱性电池,蓄电池,锂离子电池,燃料电池,形形色色的电池,“,震动动力充电电池”,勺水充电,三,维,纳,米,结,构,电,池,尿液充电的电池,新型绿色环保燃料电池车,863-,燃料电池公共汽车,一、化学能转化为电能,1,、火力发电原理及过程,化学能,热能,机械能,电能,燃烧,蒸汽,发电机,能否将化学能直接转化为电能？,第二节 化学能与电能,实验探究,实验操作,现象,结论或解释,锌片上有气泡,铜片上无气泡,铜与稀硫酸不反应,铜片上有气泡,?,电流计指针偏转,导线中有电流通过,锌与稀硫酸反应,Cu,2,、原电池,化学能转变为电能的装置,（,1,）原电池定义：,（,2,）原电池的工作原理：,（,3,）组成原电池的条件：,电极,电极材料,电极反应,反应类型,总反应,锌片,Zn,-,2e,-,=Zn,2+,氧化反应,铜片,2H,+,+2e,-,=H,2,还原反应,电子由锌片经外电路流向铜片,负极,正极,Zn+2H,+,=Zn,2+,+H,2,（,负极,正极）,电子流向：,负极上,还原性较强的物质,失去电子,发生,氧化反应,，,电子从负极经外电路流向正极，,正极上,氧化性较强的物质,得到电子,发生,还原反应,。,?,如果改变装置中的某一部分，还能形成原电池吗,Fe,Cu,Zn,C,G,Fe,Fe,G,Zn,Cu,G,G,原电池的构成条件,活动性有差异的两种金属（或一种是非金属导体）,作电极；,两极均插入电解质溶液；,两极相连形成闭合电路。,（金属和氧化物；惰性电极等）,（或传导离子的介质）,一个自发的氧化还原反应。,D,2,、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,(),A.2H,+,+2e,-,=H,2,B.Zn-2e,-,=Zn,2+,C.2H,2,O+4e,-,+O,2,=4OH,-,D.Ag,+,+e,-,=Ag,1,、根据,Zn+Cu,2+,=Zn,2+,+Cu,的反应原理设计一个原电池，当,Zn,为负极时，正极可以选用的金属材料是,(),A.,镁,B.,石墨,C.,铝,D.,铅,D,3,、,市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。,（,1,）“热敷袋”是利用,放出热量。,（,2,）炭粉的主要作用是,。,（,3,）加入氯化钠的主要作用是,。,（,4,）木屑的作用是,。,铁被氧化,与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，,加速铁屑的氧化,氯化钠溶于水、形成电解质溶液,使用“热敷袋”时受热均匀,把,化学能转化为电能,的,装置。,闭合电路,电极相连,接触,传导离子介质,自发的氧化还原反应分两处进行,原电池,负极：,氧化反应,正极：,还原反应,e,-,外电路,小结,（,4,）电极反应式：,负极：,Zn-2e,-,=Zn,2+,正极：,2H,+,+2e,-,=H,2,总反应式：,Zn+2H,+,=Zn,2+,+H,2,负极发生氧化反应；,正极发生还原反应；,负极反应式,+,正极反应式,=,总反应式,稀硫酸,（,5,）电子流向和电流流向,电子流向：,负极,正极,内电路,电流流向：,负极,正极,内电路,外电路,外电路,（,6,）原电池正负极的判断：,（,7,）原电池原理的应用,比较金属的活动性强弱,讨论,1,：,有,A,、,B,、,C,、,D,四块金属片，进行如下实验：,A,、,B,用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，,A,为负极；,C,、,D,用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流方向为,D,导线,C,；,A,、,C,相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，,C,极产生大量气泡；,B,、,D,用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，,D,极发生氧化反应。,据此，判断四种金属的活动性顺序是,(),A,ABCDB,ACDB,C,CABDD,BDCA,讨论,2,：,A,、,B,两种金属和,CuSO,4,溶液,组成原电池后，,B,极上附一层红色的铜。,则两种金属的活动性强弱的顺序是,。,AB,负极：,Zn,2e,-,=Zn,2+,如果,A,为锌片，,B,为铜片，写出该原电池的电极,反应式：,_,。,正极：,Cu,2+,+2e,-,=Cu,总反应：,Zn+Cu,2+,=Zn,2+,+Cu,CuSO,4,溶液,A,B,原电池小结,原理：,将氧化还原的电子转移变成电子的,定向移动形成电流,。,构造：,按四个条件编排，两极相连形成闭合回路,电极名称：,正极和负极,电子流向：,从负极流向正极,电流方向：,从正极流向负极,极板反应：,负极氧化正极还原,原电池化学反应本质：,较活泼的金属发生氧化,反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电,路流向较不活泼的金属（正极）,原电池正负极的判断方法,加快氧化还原反应速率,如：实验室用,Zn,和稀硫酸反应制,H,2,，常用粗锌，它产生,H,2,的速率快。,已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料,(,或在负极上被氧化,),，氧化剂,(,电解质溶液中的阳离子,),在正极上被还原。,设计原电池,（,7,）原电池原理的应用,比较金属的活动性强弱,1,、下面是四个化学反应，你认为理论上不能用于设计原电池的,化学反应是（）,A,2Al,2NaOH,2H,2,O =2NaAlO,2,3H,2,B,2H,2,O,2,2H,2,O,C,Mg,3,N,2,6H,2,O =3Mg(OH),2,2NH,3,D,CH,4,2O,2,CO,2,2H,2,O,2,、,某原电池的总反应方程式为,2Fe,3+,+Fe,3Fe,2+,，,能实现该反应的原电池是（）,A,、,正极为,Cu,，,负极为,Fe,，,电解质溶液为,FeCl,3,溶液,B,、,正极为石墨，负极为,Fe,，,电解质溶液为,Fe(NO,3,),3,溶液,C,、,正极为,Fe,，,负极为,Zn,，,电解质溶液为,Fe,2,(SO,4,),3,溶液,D,、,正极为,Ag,，,负极为,Fe,，,电解质溶液为,CuSO,4,溶液,A B,（,-,）Zn|H,2,SO,4,|Cu（+）,（,8,）原电池的表示方法,D,讨论：,在盛水烧杯中，铁圈和银圈紧连处吊一根绝缘细丝，,使之平衡（见下图）。沿细丝小心向,杯中滴入,CuSO,4,溶液，片刻后可观察,到的现象是（）,A,、,铁圈上析出大量铜,B,、,保持平衡状态不变,C,、,铁圈向下倾斜,D,、,银圈向下倾斜,【,讨论,】,下图装置能组成原电池吗？,如果能该电池是否具有实用价值？,自来水,Fe,C,NaCl,溶液,二、发展中的化学电源,1,、干电池,负极（锌筒）：,Zn,2e,-,Zn,2+,正极（石墨棒）：,2NH,4,+,+2e,-,+2MnO,2,=2NH,3,+Mn,2,O,3,+H,2,O,总,反应：,Zn+2MnO,2,+2NH,4,Cl,=ZnCl,2,+Mn,2,O,3,+2NH,3,+H,2,O,（,-,）Zn|NH,4,Cl|C（+）,2,、充电电池（二次电池）,（,1,）,铅蓄电池：,(,-,),Pb,|H,2,SO,4,|PbO,2,(+),负极,(,Pb,),：,Pb+SO,4,2,-,2e,-,PbSO,4,正极,(PbO,2,),：,PbO,2,+4H,+,+SO,4,2,-,+2e,-,PbSO,4,+2H,2,O,总反应方程式为：,Pb+PbO,2,+H,2,SO,4,2PbSO,4,+2H,2,O,思考：,若转移,2 mol e,-,消耗多少,H,2,SO,4,？,负极板质量呢？,特点：,可逆向进行，即充电；,电解液酸性减弱,讨论：,人造地球卫星用到一种高能电池,银锌蓄电池，其,电池的电极反应为：,Zn+2OH,2e,-,=,ZnO,+H,2,O,，,Ag,2,O+H,2,O+2e,=2Ag+2OH,。,据此判断氧化银是（）,A,、,负极，并被氧化,B,、,正极，并被还原,C,、,负极，并被还原,D,、,正极，并被氧化,B,（,2,）,锂电池,P43,讨论：,心脏起搏器中使用的新型,Li I,2,电池的反应可简化为：,2 Li,I,2,=2,LiI,，下列说法中不正确的是 （）,A,负极反应式为：,2 Li,2e,=2 Li,B,该电池以含,Li,的水溶液为电解质,C,该电池负极材料为金属锂,D,锂电池的使用寿命长的原因之一是锂的摩尔质量小，,单位质量的电极材料所能转换的电量,(,比容量,),大,B,特点：,“,绿色”；,容量大；,电解液中不能有水,3,、燃料电池：,原理：,两极材料：惰性材料，只具导电性。,反应物不储存在电池内部，外加提供燃料和氧化剂。,两极判断：,导电介质：,高效、环境友好。,将燃料和氧化剂,(,如,:O,2,),反应所放出的化学能转化为电能。,负极：通入燃料气的一极,正极：通入,O,2,或空气的一极,可以是电解质溶液，也可以是新型的导离子介质。,（,1,）氢氧燃料电池：,（,-,）,Pt(H,2,)|H,2,SO,4,|Pt(O,2,),（,+,）,负极：,2H,2,-4e,-,4H,+,正极：,O,2,+4e,-,+4H,+,2H,2,O,总反应：,2H,2,+O,2,2H,2,O,（,-,）,Pt(H,2,)|KOH|Pt(O,2,),（,+,）,负极：,2H,2,+4OH,-,4e,-,4H,2,O,正极：,2H,2,O+O,2,+4e,-,4OH,-,总反应：,2H,2,+O,2,2H,2,O,思考：,若介质为碱性环境呢？,负极 正极 （,Pt,）（,Pt,）,碱性,/,中性：,O,2,+4e,-,+,2H,2,O,4OH,-,酸性：,O,2,+4e,-,+4H,+,2H,2,O,正极写法：,要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。,讨论：,有人用铂作电极，稀硫酸作电解质溶液，又从两电极分别通CH,4,和O,2,，形成燃料电池，该电池中通入甲烷的,铂为,极，发生的电极反应是,，,正极的电极反应式是,，,反应的总化学方程式是,。,负,负极：,CH,4,+10OH,-,8e,-,CO,3,2,-,+7H,2,O,总反应：,CH,4,+2O,2,+2OH,-,CO,3,2,-,+3H,2,O,（2）甲烷燃料电池：,思考：,若介质为碱性环境呢？,CH,4,-8e,-,+2H,2,O 8H,+,+CO,2,CH,4,+2O,2,CO,2,+2H,2,O,2O,2,+8e,-,+8H,+,4H,2,O,正极：2O,2,+8e,-,+,4H,2,O,8OH,-,要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边添,加H,+,、OH,-,、H,2,O，以遵循电荷守恒和质量守恒。,（1）,负,极发生,氧,化反应，,正,极发生,还,原反应,（,负氧正还）。,（2）要注意溶液的,酸碱性,，适当的在电极方程式两边,添加,H,+,、OH,、H,2,O,，以遵循,电荷守恒,和,质量守恒,。,（3）要注意电极反应,产物,是否与,电解质溶液,发生,反应,。,原电池电极反应式的书写注意事项,练习册 P3031,讨论1：,（,10安徽）某固体酸燃料电池以CsHSO,4,固体为电解质传递H,+,，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：,2H,2,+O,2,=2H,2,O，下列有关说法正确的是（）,A.电子通过外电路从b极流向a极,B.b极上的电极反应式为：O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,C.每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H,2,D.H,+,由a极通过固体酸电解质传递到b极,D,“活体燃料电池”,由酵母来驱动的燃料电池,微生物燃料电池,讨论2：,1991,年我国首创以铝空气海水电池作为能源的新型,海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而,产生电流，只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，,则电源负极材料为：,，正极材料为：,。,正、负极反应以及总反应方程式分别为：,、,_.,Al,石墨或活泼性比铝弱,