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1、化学能与电能(dinnng)第一页，共39页。电的广泛应用电的广泛应用 电能是现代社会电能是现代社会(shhu)(shhu)中应用中应用最广泛、使用最方便、污染最小的最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力。一种二次能源，又称为电力。第二页，共39页。第三页，共39页。1、火力发电、火力发电(hul fdin)原理及过程原理及过程燃烧燃烧(rnsho)蒸汽蒸汽(zhn q)发电机发电机化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能一、化学能转化为电能第四页，共39页。2、火力发电、火力发电(hul fdin)的化学深层本的化学深层本质分析质分析燃烧燃烧(rnsho)氧化氧化(yn
2、ghu)还原反应还原反应氧化剂与还原剂之间发生电子的转移氧化剂与还原剂之间发生电子的转移火力发电火力发电将化学能经一系列能量转化为电能将化学能经一系列能量转化为电能旧键断裂和新键形成、体系能量变化旧键断裂和新键形成、体系能量变化过程过程关键关键本质本质本质本质引起引起第五页，共39页。思考：火力发电思考：火力发电(hul fdin)有何弊有何弊端？端？多次转换多次转换(zhunhun)，能量，能量利用率低利用率低燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能第六页，共39页。实验实验(shyn)现现象：象：锌片溶解，有气泡锌片溶解，有气泡(qpo)产生产生将一将一Z
3、n片平行片平行(pngxng)插入稀插入稀H2SO4中，有中，有什么现象？什么现象？Zn+2H+=Zn2+H2（还原剂）（还原剂）（氧化剂）（氧化剂）第七页，共39页。还原剂还原剂氧化氧化(ynghu)反应反应氧化剂氧化剂还原还原(hun yun)反应反应e-如何将氧化还原反应产生如何将氧化还原反应产生(chnshng)的能量直接转化为的能量直接转化为电能？电能？第八页，共39页。实验现象：实验现象：铜片上有气泡产生，铜片上有气泡产生，锌片不断溶解锌片不断溶解(rngji)(rngji)电流表发生偏转电流表发生偏转 若将若将Zn片片,Cu片用一导线连接再插入片用一导线连接再插入(ch r)稀稀
4、H2SO4 中，有什么现象？中，有什么现象？实验实验(shyn)探究探究第九页，共39页。ZnCuA稀稀H2SO4e-e-III负极负极(fj)正极正极(zhngj)阴离子移向负极阴离子移向负极(fj)阳离子移向正极阳离子移向正极电子电子从负极流向正极从负极流向正极电流电流从正极流向负极从正极流向负极 失电子失电子得电子得电子第十页，共39页。锌片锌片 Zn-2e-Zn2+（氧化（氧化(ynghu)反应）反应）2.原电池原电池 1、定义：把化学能转变、定义：把化学能转变(zhunbin)为电能的为电能的装置装置2、电极、电极(dinj)反应式：反应式：负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：Z
5、n+2H+=Zn2+H2铜片铜片 2H+2e-H2（还原反应）（还原反应）CuZnA稀硫酸稀硫酸第十一页，共39页。稀硫酸探究探究(tnji)：原电池的构成条：原电池的构成条件？件？条件(tiojin)一：有活泼性不同的两种金属或非金属 稀硫酸 稀硫酸第十二页，共39页。酒精(jijng)溶液 稀硫酸 形成条件(tiojin)二：电极需插进电解质溶液中第十三页，共39页。稀硫酸 稀硫酸形成条件三：必须形成闭合形成条件三：必须形成闭合(b h)回路回路第十四页，共39页。1 12 23 33 3、原电池的构成、原电池的构成(guchng)(guchng)条件条件:两种活动性不同两种活动性不同(b
6、 tn)(b tn)的金属（或一种是可的金属（或一种是可导电的非金属）做电极导电的非金属）做电极电极电极(dinj)(dinj)插入电解质溶液中（酸、碱、盐）插入电解质溶液中（酸、碱、盐）两极相连形成闭合回路两极相连形成闭合回路原电池化学反应本质：原电池化学反应本质：氧化还原反应氧化还原反应4 4自发进行的氧化还原反应自发进行的氧化还原反应第十五页，共39页。4 4、正、负极的判断、正、负极的判断(pndun)(pndun)方法方法电子电子(dinz)(dinz)流流出；出；金属金属(jnsh)(jnsh)溶解溶解/质量质量减少减少电子流入；电子流入；负极负极较活泼金属；较活泼金属；正极正极氧
7、化反应；氧化反应；较不活泼金属较不活泼金属/非金属；非金属；还原反应；还原反应；有气泡产生有气泡产生/质量增加质量增加第十六页，共39页。1.对于锌对于锌-铜铜-稀硫酸组成的原电池装置中，稀硫酸组成的原电池装置中，当导线当导线(doxin)中有中有1 mol电子通过时，理论上电子通过时，理论上的的两极变化是两极变化是锌片溶解了锌片溶解了 g 铜片上析出铜片上析出 L H2【练习【练习(linx)(linx)】32.511.2第十七页，共39页。2、将锌片和铜片用导线连接、将锌片和铜片用导线连接(linji)置于同置于同一稀一稀 H2SO4溶液中，下列各叙述正确的是（溶液中，下列各叙述正确的是（
8、）A、正极附近、正极附近SO42-的浓度逐渐增大的浓度逐渐增大B、负极附近、负极附近SO42-的浓度逐渐增大的浓度逐渐增大C、电解质溶液的、电解质溶液的 pH 逐渐减小逐渐减小D、电解质溶液的、电解质溶液的 pH 逐渐增大逐渐增大BD第十八页，共39页。AAAAAZn CuFe 石墨石墨(shm)Zn CuFe CuCu Ag CuSO4 溶液溶液(rngy)稀稀H2SO4 稀稀H2SO4 酒精酒精(jijng)溶液溶液 AgNO3溶液溶液 稀稀HCl 练练习习AZn Fe 3 3、判断下列哪些装置构成了原电池？若是，指出正负、判断下列哪些装置构成了原电池？若是，指出正负极名称，并写出电极反应
9、式和总反应。极名称，并写出电极反应式和总反应。第十九页，共39页。正极正极(zhngj)：负极负极(fj)：总反应总反应(fnyng)：Fe-2e-Fe2+Cu2+2e-CuFe+Cu2+Fe2+CuAAlMgNaOH溶液溶液正极：正极：负极：负极：总反应：总反应：Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O2H2O+2e-2OH-+H22Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2第二十页，共39页。（1）锌片插入稀硫酸中，被腐蚀。）锌片插入稀硫酸中，被腐蚀。（2）锌片在锌）锌片在锌-铜铜-稀硫酸的原电池中作为负极，也稀硫酸的原电池中作为负极，也 被腐蚀。请问哪个反应被腐蚀。请问哪个反应(f
10、nyng)速率更快？速率更快？思考题思考题 14、原电池的应用：、原电池的应用：加快氧化还原加快氧化还原(hun yun)反应的速率反应的速率Zn稀硫酸稀硫酸CuZnA第二十一页，共39页。有有a、b、c、d四块金属片，浸入稀硫酸中，用四块金属片，浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池导线两两相连组成原电池 a、b相连后，相连后，a极金属不断溶解极金属不断溶解 c、d相连后，外电路电流由相连后，外电路电流由d到到c a、c相连后，相连后，c极产生大量气泡极产生大量气泡(qpo)b、d相连后，相连后，d极发生氧化反应极发生氧化反应 据此，判断四种金属的活动性顺序是据此，判断四种金属的活动性顺序是
11、ac d b思考题思考题 24、原电池的应用：、原电池的应用：比较金属比较金属(jnsh)的活动的活动性强弱性强弱第二十二页，共39页。请根据请根据(gnj)反应反应 Fe+Cu2+=Fe 2+Cu，设计原，设计原电池电池思考题思考题 3A负极负极(fj)：Fe-2e-=Fe 2+正极正极(zhngj)：Cu 2+2e-=CuFeCu/CCuSO4溶液溶液【练习练习】将下列氧化还原将下列氧化还原 反应设计成原电池反应设计成原电池2Fe3+Fe=3Fe2+Zn+2Ag+=Zn2+2Ag第二十三页，共39页。二、发展二、发展(fzhn)中的化学电源中的化学电源干电池干电池碱性电池碱性电池蓄电池蓄电
12、池锂离子电池锂离子电池燃料电池燃料电池第二十四页，共39页。1、干电池、干电池负极负极(fj)：锌筒：锌筒2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O一次性电池一次性电池(dinch)正极正极(zhngj)：石墨棒：石墨棒最早使用的电池：锌锰电池最早使用的电池：锌锰电池Zn-2e-=Zn2+碱性锌锰电池碱性锌锰电池用湿的用湿的KOH代替代替NHCl4作电解质作电解质第二十五页，共39页。2.2.充电电池充电电池铅蓄电池铅蓄电池 最早使用最早使用(shyng)(shyng)的充电电池：的充电电池：（又称二次电池（又称二次电池(dinch)(dinch)）铅蓄电池构造铅蓄电池构造(g
13、uzo)示意图示意图 第二十六页，共39页。电极反应式（放电电极反应式（放电(fng din)时）时）负极：负极：Pb+SO42-2e-PbSO4正极：正极：PbO2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2O 铅蓄电池铅蓄电池PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电放电(fng din)充电充电总反应总反应(fnyng)：放电放电充电充电第二十七页，共39页。镍镉电池镍镉电池(dinch)密封式、体积小、寿命长。但镉有毒。密封式、体积小、寿命长。但镉有毒。负极负极(fj)：Cd正极正极(zhngj)：NiO(OH)电解质：电解质：KOH镍氢电池镍氢电池第二十八页，共39页。
14、锂离子电池锂离子电池(dinch)新一代可充电新一代可充电的绿色电池。的绿色电池。是笔记本电脑，是笔记本电脑，移动电话移动电话(y dn din hu)，摄象机，摄象机等低功耗电器等低功耗电器的主流电源。的主流电源。第二十九页，共39页。【练练习习】铅铅蓄蓄电电池池的的两两极极分分别别为为Pb、PbO2，电电解解质质溶溶液液为为H2SO4，电电池池放放电电时时的的反反应应(fnyng)为为 PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，下下列列 对电对电池放池放电时电时的分析正确的是的分析正确的是()APb为为正极被氧化正极被氧化 B电电子从子从PbO2 经经外外电电路流向路流向Pb C负负
15、极的极的电电极反极反应应(fnyng)式式为为：Pb+SO42-2e-PbSO4 D电电解解质质溶液溶液pH不断减小不断减小C第三十页，共39页。【练习练习】镍镍-镉镉可充可充电电电电池，池，电电极材料是极材料是Cd和和NiO(OH)，电电解解质质是是KOH，放，放电时电时的的电电极反极反应应式：式：负负极：极：Cd+2OH-2e-=Cd(OH)2,正极：正极：2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-下列下列说说法不正确的是：法不正确的是：A.电电池的池的总总反反应应式是式是 Cd+2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2 B.电电池充池充电时电时，镉
16、镉元素被元素被还还原原 C.电电池放池放电时电时，电电池池负负极周极周围围溶液的溶液的pH不断不断(bdun)增大增大 放电放电(fng din)充电充电C第三十一页，共39页。3、燃料电池、燃料电池(rn lio din ch)特点特点(tdin)：是一种高效是一种高效(o xio),(o xio),环境友好的环境友好的发电装置发电装置原理：原理：将将 和和 反应所放出的反应所放出的 直接转化为直接转化为 燃料燃料氧化剂氧化剂化学能化学能电能电能与其他电池的区别：与其他电池的区别：反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂提供燃料和氧化剂
17、第三十二页，共39页。氢氧燃料电池氢氧燃料电池(rn lio din ch)(rn lio din ch)电极：惰性电极：惰性(duxng)金属金属Pt负极负极(fj)：通入：通入H2正极：正极：通入通入O23、燃料电池、燃料电池总反应式：总反应式：2H2+O2=2H2O第三十三页，共39页。电解质溶液电解质溶液(rngy)为为30%的氢氧化钾的氢氧化钾溶液溶液(rngy).负极：负极：2H2 4e-+4OH-=4H2O正极：正极：O2+4e-+2H2O =4OH-电解质溶液为稀硫酸电解质溶液为稀硫酸.负极负极(fj)：2H2 4e-=4H+正极：正极：O2+4e-+4H+=2H2O第三十四页
18、，共39页。1氢氢氧燃料氧燃料电电池可以池可以(ky)使用使用在航天在航天飞飞机上，其反机上，其反应应原原理示意理示意图图如如图图。下列有关。下列有关氢氢氧燃料氧燃料电电池的池的说说法正确法正确的是的是()A.该电该电池工作池工作时电时电能能转转化化为为化学能化学能 B.该电该电池中池中电电极极a是正极是正极 C.外外电电路中路中电电子由子由电电极极b通通过导线过导线流向流向电电极极aD.该电该电池的池的总总反反应应：2H2O2=2H2O电电极极(dinj)aH2O2电电极极(dinj)bD第三十五页，共39页。2以以乙乙醇醇为为原原料料制制作作的的燃燃料料电电池池，即即乙乙醇醇燃燃料料电电池
19、池，相相比比于于甲甲醇醇燃燃料料电电池池在在安安全全性性方方面面具具有有(jyu)很很大大优优势势。乙乙醇醇燃燃料料电电池池的的总总反反应应式式：C2H5OH3O2=2CO23H2O。下下列列说说法不正确的是法不正确的是()AC2H5OH在在电电池的池的负负极上参加反极上参加反应应B1 mol乙醇被氧化乙醇被氧化转转移移6 mol电电子子C在外在外电电路中路中电电子由子由负负极沿极沿导线导线流向正极流向正极D电电池正极得池正极得电电子的物子的物质质是是O2B第三十六页，共39页。利用利用Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2反应反应(fnyng)，设计原电池，设计原电池（1）选用）选用_
20、为负极为负极(fj)，_为正极，为正极，电解质溶液为电解质溶液为_。（2）写出电极反应式）写出电极反应式负极负极(fj)：_正极：正极：_（3）画出装置图）画出装置图第三十七页，共39页。微微型型纽纽扣扣电电池池在在现现代代生生活活中中是是广广泛泛应应用用的的一一种种银银锌锌电电池池，其其电电极极分分别别是是Ag2O和和Zn，电电解解质质溶溶液液为为KOH溶溶液液，电电极极反应式分别为反应式分别为 Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-电池总反应式为电池总反应式为Ag2OZn=2AgZnO 根根据据上上述述反反应应式式，下下列列叙叙述述中中正正确确(zhngqu)的的是是()A.在使用过程中，电池负极区溶液在使用过程中，电池负极区溶液pH增大增大 B.在使用过程中，电子由在使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向极经外电路流向Zn极极 C.在使用过程中，在使用过程中，Zn电极发生还原反应，电极发生还原反应，Ag2O电极发电极发 生氧化反应生氧化反应 D.外电路中每通过外电路中每通过2 mol电子，正极的质量理论上减电子，正极的质量理论上减 少少16 g D第三十八页，共39页。