化学必修二化学能与电能.ppt

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,第二节 化学能与电能,能源：,流水,风力,石油,天然气,蒸汽,电力,原煤,能源的分类：,直接从自然界取得的能源。,一次能源经过加工、转换得到的能源。,如：风力、原煤、天然气、石油、流水。,如：电力，蒸汽。,一次能源：,二次能源：,2001,年我国发电总量构成图,一、化学能与电能的转化：,（一）火力发电：,火电站工作原理示意图,化学能,燃烧,热能,蒸汽,机械能,发电机,电能,火力发电有什么优点和缺点,我国煤炭资源丰富，廉价方便,存在优点,电能清洁安全,快捷方便、节省时间,存在缺点,煤炭资源毕竟有限、非可再生排出大量温室效应气体,可能导致酸雨并且有废气,能量转化效率低,有一定局限性,问：如何把化学能直接转化为电能呢？,思考与交流,【,实验一,】,分别把锌片和铜片插入到稀,H,2,SO,4,中,观察现象。,锌片：产生大量的气泡,铜片：无明显现象,【,实验二,】,再用导线把锌片和铜片连接起来，,观察,铜片,上有无气泡产生？,在导线中间接入一个电流表，观察电流表的指针是否偏转,?,铜片：产生气泡,电流表的,指针发生偏转,（二）原电池,1.,概念：将,化学能直接,转变为,电能,的装置,A,Zn,Cu,SO,4,2,H,+,H,+,正极,负极,e,I,2.,原电池的电极反应：,锌片：,铜片,：,Zn-2eZn,2+,2H,+,+2e,-,=H,2,电池反应：,Zn +2H,+,=Zn,2+,+H,2,氧化反应,还原反应,（总反应）,(,负极,),(,正极,),3.,原电池工作原理：,Zn,(,还原剂）失去电子,(,氧化反应,），经过导线传给,H,+,(,氧化剂）,H,+,得电子,（还原反应），,氧化反应和还原反应分别在两极完成。,4.,原电池化学反应本质：,氧化还原反应,实现了由化学能到电能的转化。,（可以）,（可以）,（不可以）,第一组实验,探究形成原电池的条件：,第二组实验,（可以）,（不可以）,第三组实验,（可以）,（不可以）,5.,形成原电池的条件：,闭合回路。,两种,活泼性不同,的金属（或一种金属和另一种非金属导体如：碳棒）构成电极。,电解质溶液。,1.,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，并写出电极反应式,.,(,),2H,+,+2e,-,H,2,负极：,总反应：,正极：,Zn,2e,-,Zn,2+,Zn+2H,+,Zn,2+,+H,2,练习：,(,),2.,请同学们根据原电池的原理，指出下列原电池的正极与负极分别是什么？写出电极反应式和总反应方程式。,判断原电池正、负极的方法,【,归纳小结,】,电子流动方向是由,负极,流向,正极,。,负极,:,活泼的,金属,失电子，,发生氧化反应,（一般是,负极本身失电子,）,正极,:,活泼性较弱的金属（或导电的非金属），,得电子,发生还原反应。,(,一般是,溶液中阳离子在正极上得电子,),但也可能是,O,2,在正极上得电子或正极本身得电子,氢氧燃料电池,电流是由,正极,流向,负极,；,正极：,负极：,总反应：,Fe,2e,-,Fe,2+,2,Ag,+,+,2,e,-,2,Ag,Fe+2Ag,+,=Fe,2+,+2Ag,3.,判断下面装置是否可以组成原电池，如果可以请写出电极反应和总反应。,练习,1,：,Zn,片,Ag,片,AgNO,3,溶液为组装材料，设计原电池。,设计原电池：,利用下述反应：,2FeCl,3,+Fe=3FeCl,2,设计一个原电池装置。画出装置图；标明电极材料和电解质溶液；写出电极反应式。,负极（,Fe):2Fe-2e,-,=Fe,2+,正极（,C):2Fe,3+,+2e,-,=2Fe,2+,练习,2:,（先写出离子反应）,二、发展中的化学电源：,干电池,碱性电池,蓄电池,锂电池,1.,干电池：,（一次性电池，不可逆）,最早使用的化学电池是锌锰电池,正极：碳棒,负极：锌筒,负极反应：,Zn-2e,-,=Zn,2+,电解质：糊状,NH,4,Cl,NH,4,Cl,显酸性,，会腐蚀锌筒。,为了充分有效地利用锌锰电池，用,KOH,代替,NH,4,Cl,，制成了碱性电池，能提高性能，延长寿命,2.,充电电池,(,又称二次电池,),在,放电时,所,进行,的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使生成物恢复原状，如此充放电可循环进行。,化学能 电能,放电,充电,充电电池是两极都参加反应的电池。它们的,负极是较活泼的金属，正极一般是金属氧化物。,（,1,）铅蓄电池：,Pb+SO,4,2-,-2e,-,=PbSO,4,PbO,2,+4H,+,+SO,4,2-,+2e,-,=PbSO,4,+2H,2,O,负极：,正极：,请写出总反应式：,负极,正极,电解质溶液,最早使用的充电电池,PbO,2,+2H,2,SO4+Pb 2PbSO,4,+2H,2,O,放电,充电,（,2,）镍镉碱性蓄电池：,负极：,Cd,正极：,NiO(OH),电解质：,KOH,Cd,是致癌物质，废弃镍镉电池如不回收会污染环境,镍镉碱性蓄电池,锂电池,（,3,）绿色电池：,锂离子电池,特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。,用途：电脑、手表、心脏起搏器等。,锂是密度,最小,的金属，活泼性,很强,3,燃料电池：,工作原理：将,燃料,和,氧化剂,（,O,2,）反应，放出化学能直接转化为电能。,氢氧燃料电池,：,是以,H,2,为燃料，产物为,H,2,O,的一种高效低污染的,新型电池,，主要用于航天领域。,它,的电极材料一般为铂电极和活性炭电极（两极均不参加反应），而是由外设备提供燃料和氧化剂，,反应时,H,2,从负极进入，,O,2,从正极进入,，电解质溶液一般为,40%,的,KOH,溶液或稀硫酸溶液。,负极：,正极：,放电总反应式：,（,1,）当电解质溶液为稀,H,2,SO,4,2H,2,-4e,-,=4H,+,O,2,+4H,+,+4e,-,=2H,2,O,2H,2,+O,2,=2H,2,O,负极：,2H,2,+4OH,-,-4e,-,=4H,2,O,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,2H,2,+O,2,=2H,2,O,(2),当电解质溶液为,KOH,溶液：,放电总反应式：,正极：,甲烷燃料电池,碱性条件下：,负极,：,CH,4,+10OH,-,-8e,-,=CO,3,2-,+7H,2,O,正极：,2O,2,+8e,-,+4H,2,O=8OH,-,总反应：,CH,4,+2O,2,+2KOH=K,2,CO,3,+3H,2,O,CH,4,-O,2,-,电解质溶液：,KOH,酸性介质下：,负极：,CH,4,-8e,-,+2H,2,O=CO,2,+8H,+,正极：,2O,2,+8e,-,+8H,+,=4H,2,O,总反应：,2O,2,+CH,4,=2H,2,O+CO,2,