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1、第二节第二节化学能与电能化学能与电能第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量蒸汽蒸汽水能水能风能风能石油石油天然气天然气原煤原煤 一次能源一次能源：直接从自然界取得的能源。直接从自然界取得的能源。二次能源：二次能源：一次能源经过加工、转换得到能源。一次能源经过加工、转换得到能源。电能电能20012001年我国发电总量构成图年我国发电总量构成图柏果柏果 电厂电厂2、火力发电的化学深层本质分析、火力发电的化学深层本质分析燃烧燃烧氧化还原反应氧化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
2、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稀稀稀稀HH2 2SOSO4 4ZnCu锌表面有气泡产生，锌表面有气泡产生，铜表面无明显现象铜表面无明显现象实验现象实验现象实验现象实验现象稀稀稀稀H H2 2SOSO4 4ZnCu大量气泡从铜片逸出，大量气泡从铜片逸出，锌片部分溶解，锌片部分溶解，装上电流计指针有偏转装上电流计指针有偏转实验 原原电池原理探究池原理探究1 1、ZnZn电极溶解，说明什么？电极溶解，说明什么？ZnZn电极上发生了什么电极上发生了什么反应？反应？2 2、ZnZn电极失去的电子哪里去了？电极失去的电子哪里去了？CuCu
3、电极上发生了电极上发生了什么反应？什么反应？3 3、电子转移方向？电流方向？电极分正负极，、电子转移方向？电流方向？电极分正负极，ZnZn电极，电极，CuCu电极哪个作正极？哪个作负极？电极哪个作正极？哪个作负极？思考：思考：1 1、ZnZn电极溶解，说明什么？电极溶解，说明什么？ZnZn电极上发生了什么反应？电极上发生了什么反应？2 2、ZnZn电极失去的电子哪里去了？电极失去的电子哪里去了？CuCu电极上发生了什么反应？电极上发生了什么反应？3 3、电子转移方向？电流方向？电极？、电子转移方向？电流方向？电极？稀稀稀稀HH2 2SOSO4 4ZnCu锌表面有气泡产生，锌表面有气泡产生，铜表
4、面无明显现象铜表面无明显现象实验现象实验现象实验现象实验现象稀稀稀稀H H2 2SOSO4 4ZnCu大量气泡从铜片逸出，大量气泡从铜片逸出，锌片部分溶解，锌片部分溶解，装上电流计指针有偏转装上电流计指针有偏转比比较探究形成原探究形成原电池的条件池的条件负极负极正极正极CH2SO4（不可以）（不可以）（不可以）（不可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）例例2条件一：有活泼性不同的两种金属或非条件一：有活泼性不同的两种金属或非金属金属3.3.构成原电池的条件构成原电池的条件有两种活动性不同的金属（或非金属单质如有两种活动性不同的金属（或非金属单质如碳棒）作电极。碳棒）作电极。电极材料均插入电
5、解质溶液中。电极材料均插入电解质溶液中。形成闭合回路。形成闭合回路。原电池原理：前提原电池原理：前提自发的氧化还自发的氧化还原反应原反应“两极两极一液成回路液成回路”一般而言一般而言，活泼性相对较强的的金属电极为负极，活泼性相对较强的的金属电极为负极，活泼性相对较弱的金属电极或其他导体为正极。活泼性相对较弱的金属电极或其他导体为正极。（做原电池的内电路，并参与反应）（做原电池的内电路，并参与反应）她的病因是什么？她的病因是什么？*格林太太格林太太,开朗、乐观，身体健康，脸上有开朗、乐观，身体健康，脸上有着着“永恒的微笑永恒的微笑”。只是她在开怀大笑的时候，。只是她在开怀大笑的时候，人们才可以发
6、现她一口整齐而洁白的牙齿中镶人们才可以发现她一口整齐而洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是有两颗假牙：其中一颗是黄金黄金的的这是格林太这是格林太太富有的标志；另一颗是太富有的标志；另一颗是不锈钢不锈钢做的做的这是一这是一次车祸后留下的痕迹。令人百思不解的是，打次车祸后留下的痕迹。令人百思不解的是，打从车祸以后，格林太太经常头痛，夜间失眠，从车祸以后，格林太太经常头痛，夜间失眠，心情烦躁心情烦躁能为她开一个处方吗？能为她开一个处方吗？1.1.下列装置中能组成原电池形成电流的是下列装置中能组成原电池形成电流的是()()CAZnCuH2SO4CuZnA酒精酒精A BA BZnH2SO4ACuH2SO
7、4C DC DACuCuH2SO4ZnZn通过哪些方法可以判断原电池的负极？通过哪些方法可以判断原电池的负极？发生氧化反应的电极为负极发生氧化反应的电极为负极电子流出电子流出或电流流入的电极为负极或电流流入的电极为负极阴离子移向的电极为负极阴离子移向的电极为负极一般较活泼的电极为负极一般较活泼的电极为负极电极溶解的电极为负极电极溶解的电极为负极2.2.某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()A.Mg B.Fe C.Al D.CuA.Mg B.Fe C.Al D.CuB3.3.由铜锌和稀硫
8、酸组成的原电池工作时，由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的电解质溶液的 PH()PH()A.A.不不 B B先变大后变小先变大后变小 C C逐渐变大逐渐变大 D.D.逐渐变小逐渐变小C4.4.把把a a、b b、c c、d d四块金属片浸入稀硫酸中，用导四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若线两两相连组成原电池。若a a、b b相连时，相连时，a a为负为负极；极；c c、d d相连时，电流由相连时，电流由d d到到c c；a a、c c相连时，相连时，c c极上产生大量气泡，极上产生大量气泡，b b、d d相连时，相连时，b b上有大量气上有大量气泡产生，则四种金属的
9、活动性顺序由强到弱的为泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()()A Aa b c d Ba b c d Ba c d b a c d b C Cc a b d Dc a b d Db d c a b d c a B2.2.2.2.一个电池反应的离子方程式是一个电池反应的离子方程式是一个电池反应的离子方程式是一个电池反应的离子方程式是 Zn+CuZn+CuZn+CuZn+Cu2+2+2+2+=Zn=Zn=Zn=Zn2+2+2+2+Cu,+Cu,+Cu,+Cu,该反应的的原电池正确组合是该反应的的原电池正确组合是该反应的的原电池正确组合是该反应的的原电池正确组合是()Cp101-p101-
10、9 9理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应以设计成原电池。请利用反应“Cu“Cu2Ag2Ag=2Ag=2AgCu2Cu2”设计一个化学电池设计一个化学电池(正极材料用石墨棒正极材料用石墨棒)回答回答下列问题：下列问题：(1)(1)该电池的负极材料是该电池的负极材料是_，发生，发生_(填填“氧化氧化”或或“还原还原”)”)反应，电解质溶液是反应，电解质溶液是_。(2)(2)正极上出现的现象是正极上出现的现象是_。(3)(3)若导线上转移电子若导线上转移电子1 mol1 mol，则生成银，则生成银_g_g。CuCu氧化氧化AgNO3Ag
11、NO3溶液溶液石墨棒上出现银白色物质石墨棒上出现银白色物质1081081414微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是池，其电极分别是Ag2OAg2O和和ZnZn，电解质溶液为，电解质溶液为KOHKOH溶液，电极反溶液，电极反应为应为ZnZn2OH2OH2e2e=ZnO=ZnOH H2 2O OAgAg2 2O OH H2 2O O2e2e=2Ag=2Ag2OH2OH总反应为总反应为AgAg2 2O OZn=ZnOZn=ZnO2Ag2Ag根据上述反应式，回答下列问题：根据上述反应式，回答下列问题：(1)Zn(1)Zn是是_
12、极，极，AgAg2 2O O发生发生_反应。反应。(2)(2)电子由电子由_极流向极流向_极极(填填“Zn”“Zn”或或“Ag“Ag2 2O”)O”)，当通过电路，当通过电路1 mol1 mol时，负极消耗物质的质量是时，负极消耗物质的质量是_g_g。(3)(3)在使用过程中，电解质溶液中在使用过程中，电解质溶液中KOHKOH的物质的量的物质的量_(_(填填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”)”)。负极负极还原还原ZnZnAg2OAg2O32.532.5不变不变二、发展中的化学电源二、发展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池锂离子电池锂离子电池燃料电池燃料电池空气电池空
13、气电池小型高性能燃料电池小型高性能燃料电池 23干电池干电池碱性电池碱性电池1、干电池结构及电极反应原理干电池结构及电极反应原理练练:锌锰干电池的总反应如下，请写出相应的锌锰干电池的总反应如下，请写出相应的电极反应电极反应总反应总反应负极负极正极正极 Zn-2e Zn-2e-=Zn=Zn2+2+2NH2NH4 4+2MnO+2MnO2 2+2e2e-=Mn=Mn2 2O O3 3+2NH2NH3 3+H H2 2O OZn+2MnOZn+2MnO2 2+2NH+2NH4 4Cl=ZnClCl=ZnCl2 2+Mn+Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O25 为了防止泄
14、露，在外壳套上为了防止泄露，在外壳套上金属筒或塑料筒金属筒或塑料筒，制成防漏电池。制成防漏电池。为了延长电池寿命和提高其性能，人们将为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质电池内的电解质 换成湿换成湿 ；的的 ，制成了，制成了 电池。电池。NHNH4 4ClClKOHKOH碱性锌锰碱性锌锰负极：负极：Zn+2OHZn+2OH-2e 2e-=Zn(OH)=Zn(OH)2 22 2、充电电池、充电电池2 2、充电电池：、充电电池：、充电电池：、充电电池：氧化还原反应在氧化还原反应在氧化还原反应在氧化还原反应在充电充电充电充电时可以时可以时可以时可以逆向逆向逆向逆向进行。进行。进行。进行。
15、1 1、充电电池又称、充电电池又称、充电电池又称、充电电池又称二次电池二次电池二次电池二次电池，能够重复，能够重复，能够重复，能够重复使用至一定的周使用至一定的周使用至一定的周使用至一定的周期期期期。手机专用电池手机专用电池摄摄像像机机专专用用电电池池笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池化学能化学能放电放电充电充电电能电能总反应总反应：PbO PbO PbO PbO2 2 2 2+Pb+2H+Pb+2H+Pb+2H+Pb+2H2 2 2 2SOSOSOSO4 4 4 4 2PbSO2PbSO2PbSO2PbSO4 4 4 4+2H+2H+2H+2H2 2 2 2O O O O放电放电放电放电充
16、电充电充电充电放电：放电：化学能化学能 电能电能充电：充电：电能电能 化学能化学能Pb+SOPb+SO4 42-2-2e2e-PbSOPbSO4 4PbOPbO2 2+4H+4H+SO+SO4 42-2-+2e+2e-PbSOPbSO4 4+2H+2H2 2OO负极：负极：正极：正极：锂电池锂电池 锂是密度最小的金属锂是密度最小的金属，用锂作为电，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。负极相比较，使用寿命大大延长。（2）银锌电池）银锌电池正极壳填充正极壳填充AgAg2 2O O和石墨，负极盖填充锌汞合金，和石墨，负极盖填充锌
17、汞合金，电解质溶液电解质溶液KOHKOH。反应式为：。反应式为：2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 写出电极反应式。写出电极反应式。充电充电放电放电1970-1975,开发了先进的银锌、镍镉电池技术。开发了先进的银锌、镍镉电池技术。1975-1983,为美国海军生产潜水艇用银锌电池。为美国海军生产潜水艇用银锌电池。1979-1987,为为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。1998-1992,为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。（
18、3）镉镍电池）镉镍电池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+Cd(OH)2 充电充电放电放电负极材料：负极材料：Cd Cd，正极材料：涂有，正极材料：涂有NiONiO2 2 ，电解，电解质：质：KOHKOH溶液。反应式如下：溶液。反应式如下：写出电极反应式。写出电极反应式。电池中含有大量的电池中含有大量的重金重金属属如锌、铅、镉、汞、锰等。如锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节纽扣电池据专家测试，一节纽扣电池能污染能污染6060万升水；一节一号万升水；一节一号电池烂在地里，能使一平方电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值。若米的土地失去利用价值。若将废旧电池混入生活垃圾一将废旧电池
19、混入生活垃圾一起填埋，渗出的重金属物质起填埋，渗出的重金属物质就会渗透土壤、污染地下水，就会渗透土壤、污染地下水，进而进入鱼类、农作物等，进而进入鱼类、农作物等，破坏人类的生存环境，间接破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康，有的还威胁到人类的健康，有的还能致癌。所以我们不要乱扔能致癌。所以我们不要乱扔电池，要及时回收。电池，要及时回收。废旧电池的回收利用废旧电池的回收利用有机汞中毒，患者手足失调，步行困难，运动障碍，听力及言有机汞中毒，患者手足失调，步行困难，运动障碍，听力及言语障碍，肢端麻木语障碍，肢端麻木感觉障碍，视野缩小，重者神经错乱，痉挛，最终死亡感觉障碍，视野缩小，重者神经错乱，
20、痉挛，最终死亡痛痛病：导致骨骼中钙流失，造成骨骼软化，萎缩，四肢弯曲，痛痛病：导致骨骼中钙流失，造成骨骼软化，萎缩，四肢弯曲，脊柱变形，脊柱变形，连咳嗽都会引起骨折。而且患者不能进食，会疼痛无比，因此又连咳嗽都会引起骨折。而且患者不能进食，会疼痛无比，因此又称骨痛病称骨痛病3 3、燃料电池、燃料电池高效、环境友好的化学电高效、环境友好的化学电池池它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如如铂电极，活性炭电极铂电极，活性炭电极等。等。(例如：例如：H H2 2和和O O2 2的燃料电池，的燃料电池，CHCH4 4和和O O2 2的燃料电池的
21、燃料电池)燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。转换成电能的化学电池。小型高性能燃小型高性能燃料电池料电池 氢氧燃料电池工作原理：氢氧燃料电池工作原理：总反应：总反应：2H2+O2=2H2 O通入的气体在电极表面放电，电池只是作为一个反应器。通入的气体在电极表面放电，电池只是作为一个反应器。与其它电池区别：与其它电池区别：反应物不是储存在电池内。反应物不是储存在电池内。2H2H2 2-4e-4e-=4H=4H+O O2 2 +4e+4e-+2H+2H2 2O=4OHO=4OH-2H2H2 2-4e-4e-=4H=4H+
22、O O2 2 +4e+4e-+4H+4H+=4H=4H2 2O O2H2H2 2-4e-4e-+4OH+4OH-=4H=4H2 2O O O O2 2+4e+4e-+2H+2H2 2O=4OHO=4OH-*氢氧燃料电池的电极反应氢氧燃料电池的电极反应一定要会判断：酸性有一定要会判断：酸性有H H+(肯定没肯定没OHOH-）；）；碱性有碱性有OHOH-(肯定没肯定没 H H+）1717、用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，工作一段时间，、用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，工作一段时间，锌片的质量减少了锌片的质量减少了3.253.25克，铜表面析出了氢气克，铜表面析出了氢气 L L（标准状况下）。（标准状况下）。导线中通导线中通 过电子的物质的量为过电子的物质的量为 。(每空每空3 3分共分共6 6分分)