资源描述
电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力。,估计在2050年火电仍居首位,1.火力发电的原理分析,1.火力发电的原理分析,燃烧,蒸汽,发电机,电能,机械能,热能,化学能,2.火力发电的化学深层本质分析,火力发电,将化学能经一系列能量转化为电能,过程,2.火力发电的化学深层本质分析,火力发电,将化学能经一系列能量转化为电能,过程,关键,2.火力发电的化学深层本质分析,燃烧,火力发电,将化学能经一系列能量转化为电能,过程,关键,2.火力发电的化学深层本质分析,燃烧,火力发电,将化学能经一系列能量转化为电能,过程,关键,本质,2.火力发电的化学深层本质分析,燃烧,氧化还原反应,火力发电,将化学能经一系列能量转化为电能,过程,关键,本质,2.火力发电的化学深层本质分析,燃烧,氧化还原反应,火力发电,将化学能经一系列能量转化为电能,过程,关键,本质,本质,2.火力发电的化学深层本质分析,燃烧,氧化还原反应,氧化剂与还原剂之间发生电子的转移,火力发电,将化学能经一系列能量转化为电能,过程,关键,本质,本质,引起,2.火力发电的化学深层本质分析,燃烧,氧化还原反应,氧化剂与还原剂之间发生电子的转移,火力发电,将化学能经一系列能量转化为电能,过程,关键,本质,本质,2.火力发电的化学深层本质分析,燃烧,氧化还原反应,氧化剂与还原剂之间发生电子的转移,火力发电,将化学能经一系列能量转化为电能,旧键断裂和新键形成、体系能量变化,过程,关键,本质,本质,引起,思考：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？,思考：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？,a.改进火力发电,思考：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？,a.改进火力发电,b.研究新的发电方式,思考：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？,a.改进火力发电,b.研究新的发电方式,方式之一就是尝试将化学能直接转化为电能。就像电池。其好处就是减少中间环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。,1.电流是怎样形成的？,提示：怎样才能使氧化还原反应中的电子转移定向移动？,能否直接转化为,2.氧化还原反应的实质是有电子的转移，为何氧化剂与还原剂直接反应时没有电流形成？根据电流形成的原理，你能否设计出将氧化还原反应过程的电子转移形成电流的方案？,电能？,实验2-4原电池原理探究,锌片上有气泡产生,实验2-4原电池原理探究,锌片上有气泡产生,无现象,实验2-4原电池原理探究,锌片上有气泡产生,无现象,锌片不断溶解，铜片上有气泡产生,实验2-4原电池原理探究,锌片上有气泡产生,无现象,锌片不断溶解，铜片上有气泡产生,同上且电流表发生偏转,实验2-4原电池原理探究,一、原电池,一、原电池,1.定义：把化学能转化为电能的装置叫做原电池,2.电极反应,一、原电池,2.电极反应,负极（锌片）：Zn2e-=Zn2+（失电子，发生氧化反应）负极材料本身被腐蚀正极（铜片）：2H+2e-=H2（得电子，发生还原反应）一般为溶液中易得电子的离子发生反应，正极材料被保护，不被腐蚀。,一、原电池,2.电极反应,总反应：使两极得失电子相等后加和，消去相同的化学式。Zn+2H+=Zn2+H2,负极（锌片）：Zn2e-=Zn2+（失电子，发生氧化反应）负极材料本身被腐蚀正极（铜片）：2H+2e-=H2（得电子，发生还原反应）一般为溶液中易得电子的离子发生反应，正极材料被保护，不被腐蚀。,一、原电池,3.电子流动方向,一、原电池,电子从负极经导线流向正极,3.电子流动方向,一、原电池,第一组实验,实验探究形成原电池的条件,H2SO4溶液,稀硫酸,（不可以）,第一组实验,实验探究形成原电池的条件,H2SO4溶液,稀硫酸,（不可以）,第一组实验,实验探究形成原电池的条件,H2SO4溶液,（可以）,稀硫酸,（不可以）,形成条件一：活泼性不同的两个电极,第一组实验,实验探究形成原电池的条件,H2SO4溶液,（可以）,稀硫酸,（不可以）,形成条件一：活泼性不同的两个电极,负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等,第一组实验,实验探究形成原电池的条件,H2SO4溶液,（可以）,稀硫酸,第二组实验,H2SO4溶液,酒精,实验探究形成原电池的条件,（可以）,第二组实验,H2SO4溶液,酒精,实验探究形成原电池的条件,（可以）,（不可以）,第二组实验,H2SO4溶液,酒精,实验探究形成原电池的条件,（可以）,（不可以）,形成条件二：电极需插进电解质溶液中,第二组实验,H2SO4溶液,酒精,实验探究形成原电池的条件,第三组实验,实验探究形成原电池的条件,稀硫酸,稀硫酸,第三组实验,实验探究形成原电池的条件,（不可以）,稀硫酸,稀硫酸,第三组实验,实验探究形成原电池的条件,形成条件三：必须形成闭合回路,（不可以）,稀硫酸,稀硫酸,4.组成原电池的条件：,一、原电池,4.组成原电池的条件：（1）有两种活动性不同的金属（或一种非金属导体）做电极负极（活泼）：电子流出正极（不活泼）：电子流入,一、原电池,4.组成原电池的条件：（1）有两种活动性不同的金属（或一种非金属导体）做电极负极（活泼）：电子流出正极（不活泼）：电子流入,（2）电极材料均插入电解质溶液中一般至少有一极能与电解质溶液发生氧化还原反应,一、原电池,4.组成原电池的条件：（1）有两种活动性不同的金属（或一种非金属导体）做电极负极（活泼）：电子流出正极（不活泼）：电子流入,（2）电极材料均插入电解质溶液中一般至少有一极能与电解质溶液发生氧化还原反应,（3）两极相连形成闭合电路,一、原电池,4.组成原电池的条件：（1）有两种活动性不同的金属（或一种非金属导体）做电极负极（活泼）：电子流出正极（不活泼）：电子流入,（2）电极材料均插入电解质溶液中一般至少有一极能与电解质溶液发生氧化还原反应,（3）两极相连形成闭合电路,（4）能自发的发生氧化还原反应,一、原电池,强调：（1）理论上，任何一个自发的氧化还原反应都可设计成一个原电池。（2）对同样反应，原电池反应比相应氧化还原反应速率快。,1.对下面四个装置，哪种装置可以形成原电池？正、负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？电子的流动方向如何？,练习：,2.设计原电池，要求（1）铁作正极，（2）铁作负极，则另一电极和电解质溶液如何选择？3.设计一原电池，完成反应Fe+2Fe3+=3Fe2+,4.下图三个装置中，铁腐蚀的速率的大小顺序。,二、发展中的化学电源,干电池,碱性电池,（1）干电池结构及电极反应原理,（1）干电池结构及电极反应原理,Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2,电池总反应式：,（1）干电池结构及电极反应原理,负极：Zn-2e-=Zn2+,Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2,电池总反应式：,（1）干电池结构及电极反应原理,负极：Zn-2e-=Zn2+,正极：2NH4+2e-=2NH3+H2,Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2,电池总反应式：,（1）干电池结构及电极反应原理,负极：Zn-2e-=Zn2+,正极：2NH4+2e-=2NH3+H2,Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2,电池总反应式：,特点：,a：一次性电池，不可逆b：用KOH代替NH4Cl能提高性能，延长寿命,蓄电池,（2）充电电池(又称二次电池),（2）充电电池(又称二次电池),Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O(-)(+),Pb+PbO2+4H+2SO42-=2PbSO4+2H2O,铅蓄电池,电池总反应式：,（2）充电电池(又称二次电池),Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O(-)(+),负极:Pb+SO42-2e-=PbSO4,Pb+PbO2+4H+2SO42-=2PbSO4+2H2O,铅蓄电池,电池总反应式：,（2）充电电池(又称二次电池),Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O(-)(+),负极:Pb+SO42-2e-=PbSO4,Pb+PbO2+4H+2SO42-=2PbSO4+2H2O,正极:PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O,铅蓄电池,电池总反应式：,:KOH,湖南省长沙市一中卫星远程学校,(3)燃料电池,氢氧燃料电池,:KOH,2H2+4OH-4e=4H2O,湖南省长沙市一中卫星远程学校,(3)燃料电池,氢氧燃料电池,:KOH,2H2+4OH-4e=4H2O,O2+2H2O+4e-=4OH-,湖南省长沙市一中卫星远程学校,(3)燃料电池,氢氧燃料电池,1.原电池两极的判断：先分析电池反应中有关物质元素化合价的变化，确定原电池的正极和负极，然后根据两极的变化分析其他指定物质的变化。2.书写电极反应时，要将总化学反应与正、负极反应联系在一起考虑，它们具有加和性：化学反应方程式=正极反应方程式+负极反应方程式。3.在原电池反应中，必须遵循得失电子守恒。4.介质参与电极反应的原则：原电池的两极反应若均在一定介质中进行，介质常常参与电极反应。在酸性介质中，H+可能反应，在碱性介质中，OH-可能反应。,强调：原电池反应的书写,
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