合理利用化学能源

课题1电池探秘普通锌锰电池碱性电池镍镉电池小型高性能燃料电池镍氢电池锂电池、锌片：ZnZn2++2e－（氧化反应）铜片：2H++2e－H2↑（还原反应）总反应式：Zn+2H+＝Zn2++H2↑电子由锌片经导线流向铜片请你利用学过的知识分析:1、导线连接后,铜片上产生什么气体?为什么会在铜片上产生？2．电流计指针偏转说明了什么问题？3．写出锌片和铜片上变化的离子方程式、反应类型及电子流向。.失电子发生氧化反应电解质溶液电子（e-）阴离子：SO42-阳离子:H+负极正极（-）ZnH2SO4Cu（+）得电子发生还原反应电子的流向：负极→导线→正极电流的方向：正极→负极一、电池是怎样工作的还原反应电子流入的一极负极-导线-正极氧化反应电子流出的一极正极(+)负极(-)电子流动的方向反应类型定义电极名称电极名称及电极反应：原电池的原理：较活泼的金属失去电子发生氧化反应，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）.电解质溶液中的得电子能力强的粒子在正极上得到电子发生还原反应，从而实现了化学能向电能的转化思考讨论：编号电极和溶液是否产生电流原因123Zn-Cu-稀硫酸Zn-Cu-酒精Zn-Cu-橘子45Zn-Cu-稀硫酸Zn-Zn-稀硫酸67Zn-Cu-苹果Zn、Cu分别插入两个不同的苹果中√×√√√××不是电解质溶液相同的电极没有闭合回路形成原电池的条件有哪些？1、有活泼性不同的两种金属或着一种金属和非金属导体（如石墨）作电极2、有合适的电解质（酸、碱、盐）3、形成闭合回路是一个自发进行的氧化还原反应交流·研讨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.①(×)②(×)③(∨)负极总反应：正极Zn+2H+＝Zn2++H2↑Zn－2e-Zn2+2H++2e-H2↑（Zn）（Ag）⑤④(∨)(∨)负极正极总反应：正极负极总反应：Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe+Cu2+＝Fe2++Cu(×)⑥Zn－2e-Zn2+2H++2e-H2↑Fe－2e-Fe2+Cu2++2e-Cu（Zn）（Cu）（Fe）（Ag）干电池负极：Zn–2e-=Zn2+（负极）（正极）正极：2NH4++2e-=2NH3+H2总反应：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2其他干电池：碱性锌-锰干电池、银-锌纽扣电池等优点：携带方便缺点：电量小，污染大锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2和H2O等二、认识各种电池蓄电池（1）铅蓄电池正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中。写出电极反应式。铅蓄电池锂电池锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，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。随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。新型燃料电池燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池氢氧燃料电池Pt电极H2O2氢氧燃料电池模拟KOH航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用Pt做电极，KOH溶液做电解液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电池。燃料电池把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”2H2+O2===2H2O点燃氢氧燃料电池常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝-空气燃料电池、熔融盐燃料电池等优点：效率高、无污染，装置可持续使用多孔性金属电极，具有催化性能化学电池的表示方法(-)负极|电解质|正极(+)铜锌原电池(-)Zn|H2SO4|Cu(+)锌锰干电池(-)Zn|ＮＨ４Ｃｌ,ＺｎＣｌ２|MnO2,C(+)碱性锌锰电池(-)Zn|KOH|MnO2,C(+)汞锌纽扣电池(-)Zn|KOH|ＨｇＯ,C(+)铅酸蓄电池(-)Pb|H2SO4|PbO2(+)氢氧燃料电池(-)Pt,H2|KOH|O2,Pt(+)减少污染节约资源原电池的定义1、两个活泼性不同的电极2、电解质溶液3、闭合回路原电池的构成条件原电池的工作原理将化学能转变为电能的装置较活泼的金属失去电子发生氧化反应，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）.电解质溶液中的得电子能力强的粒子在正极上得到电子发生还原反应，从而实现了化学能向电能的转化课堂小结课题2家用燃料的更新学习目标1.认识化石燃料综合利用的意义2.了解煤的气化原里及途径3.了解液化石油气、天然气、沼气的成分及反应原理4.明确燃烧化石燃料对环境可能造成的污染与治理途径联想.质疑1、你知道我们现在家中主要使用的有哪些燃料？2、分析这些燃料的主要优缺点。课题2家庭燃料的更新一、历史悠久的燃料-煤无烟煤（含碳95%）烟煤（含碳70%-80%）褐煤（含碳50%-70%）泥煤（含碳50%-60%)1.煤球和蜂窝煤•成分:煤粉+少量黏土+水•手工制作或机械压制煤：由有机化合物和无机化合物组成的复杂混合物。构成煤炭元素主要有碳,此外，还有极少量的磷、硅、氮、氢、氧、钙、铝、铁、硫等元素。燃烧后除产生固体垃圾外，还产生二氧化碳，烟尘，二氧化硫，一氧化碳，氮氧化合物等伦敦光化学烟雾事件2.以煤为原料做成气体燃料煤的气化：通过一定方法是固体——气体发生煤炉气：主要成分一氧化碳和氮气2C+O2=2CO水煤气：主要成分氢气和一氧化碳C+H2O=CO+H2干馏煤气：主要成分氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳等高温主要成分：丙烷、丁烷（含有少量丙烯、丁烯）主要用途:用作石油化工的原料,也可用作燃料。反应原理:丙烷、丁烷完全燃烧释放大量热能。C3H8+5O2→3CO2+4H2O2C4H10+13O2→8CO2+10H2O二、使用方便的燃料------液化石油气石油液化气状态、储存、运输1、常温常压下呈气态，在一定压力下或冷冻到一定温度可以液化为液体。2、储存设备比较简单，钢瓶或储罐。3、运输：专用管道、分配槽车。液化石油气-优点①污染少。可以全部燃烧，无粉尘。②发热量高。相当于同样重量煤的2倍。③易于运输。④压力稳定。用户灶前压力不变，使用方便。⑤储存设备简单，供应方式灵活。液化石油气危害1、健康危害：本品有麻醉作用。急性中毒，慢性影响，导致身体健康受损，甚至呼吸停止。2、环境危害：对环境有危害，对水体、土壤和大气可造成污染。3、燃爆危险。1、液化石油气-安全使用应注意的问题:使用液化石油气前必须注意是否有臭味，确认无漏气时再开火使用，并注意通风要良好。2、使用液化石油气钢瓶应注意什么？1、钢瓶请注意检验期限，并附有检验合格标。2、放置于通风良好且避免日晒场所。3、不可将钢瓶放倒使用。4、钢瓶上不可放置物品，以免引燃。5、不能将气瓶中残留物倒入下水道或垃圾道中，否则会发生危险。1、液化石油气热水器应装何处最安全？应装在室外通风良好的地方，可避免产生CO中毒之意外。2、液化石油气烟火呈现红色火焰状是什么现象？有何危险性？应如何处理？液化石油气火焰正常呈淡蓝色，如发现呈红色，即表示不完全燃烧现象。会产生一氧化碳中毒之危险，应立即请煤气专业人员检修、调整炉具。你如何知道液化石油气外泄吗？1、嗅觉——家用液化石油气中掺有臭剂，漏出时会有自味。2、视觉——液化石油气外泄，会造成空气中形成雾状白烟。3、听觉——会有“嘶嘶”的声音。4、触觉——手接近外泄的漏洞，会有凉凉的感觉。液化石油气漏气时应如何处置？1、立即关闭液化石油气开关。2、千万不可开启或关闭任何电器开关。3、轻轻的打开所有门窗并迅速逃出户外。4、打报警处理。液化石油气会使人丧命吗？1、液化石油气本身并无毒性，但有麻醉及窒息性，使生物反应能力降低。2、液化石油气使用不当时，会产生大量一氧化碳，一氧化碳易与血液中之血红素结合，而造成缺氧状态（一氧化碳中毒，导致死亡）使用液化石油气空气不足，而产生一氧化碳中毒应该怎么办?1、关闭液化石油气开关。2、打开门窗通风。3、提供伤者新鲜空气。4、解开束缚、畅通呼吸道。5、视情况需要施行人工呼吸或心肺腹压术。6、液化石油气异味散去之前，勿开启或关闭任何电源开关，以免产生火花引起火灾。三、洁净燃料—天然气和沼气1、什么是天然气？从地矿角度讲主要指油层气、煤层气和气田气，以及近年来在海洋考察中发现的“可燃冰”四类可燃性气体。天然气的主要成分是甲烷。甲烷的燃烧反应式：CH4+3O2==CO2+2H2O点燃塔里木盆地沙漠天然气钻井•澳洲礁层天然气公司海上天然气钻井平台违规钻井造成天然气管道爆炸2005年12月7日唐山煤矿瓦斯大爆炸事故上图：重庆市开县高桥镇的川东北气矿发生天然气井喷事故下图：四川泸州市一居民楼前的人行道突然发生天然气爆炸天然气的特性•易燃易爆性：天然气和空气混合后，温度达到550℃左右就会燃烧；其混合物浓度达到5%－15%时，遇到火种就会爆炸。•单位热值较高：低热值约7800－9000kCal/m3，天然气燃烧后发出的热量是同体积煤气的2.4倍左右，是液化石油气的一半左右。•安全性：天然气比空气轻，易挥发，不易在低洼处聚积，发生泄露后引发火灾爆炸事故的危险性远低于液化石油气；民用天然气不含CO，在户内的轻微泄露不会引起煤气中毒。•清洁环保：天然气可彻底燃烧，不产生灰粉，是完全清洁的燃料；CO2的产生量远低于等热值的煤炭或石油。•泄露：天然气不含水分，供气压力比煤气高1倍以上，管线中存在不易泄露煤气的微小缝隙，但通了天然气不久就会泄露，切换后冬季必须更加注意维护。•不易运输存储：相对煤和石油而言，天然气对运输存储的条件要求非常苛刻，这点严重影响了天然气早期的推广应用，现代随着低温液化、管输等相关技术的进步发展，才在经济相对发达地区规模化应用。天然气的用途•主要用于化工生产、发电、居民燃气、商业供气、市区供热以及汽车燃料等。•天然气最具有发展潜力的应用领域是天然气空调和天然气汽车。天然气发电机组以家用管道天然气为燃料，燃料成本只有汽油发电机组的三分之一。安全用气宣传资料1、正确选购和使用燃气器具,并根据使用年限定期维修更换。2、发生燃气火灾应采取的措施：切断气源是扑救天然气火灾的关键。用户本人掌握灭火的知识和本领是十分必要的。先行自救，在采取了紧急措施仍不能控制火情时，应立即向消防部门报警.3、用户发现天燃气漏气应怎么办？用户发现天燃气设施漏气时，必须立即关闭阀门，停止用气，同时打开门窗，严禁明火，严禁开、关电灯，不要穿有钉子的鞋在漏气现场的水泥地上走动，不要穿化纤衣物在漏气现场活动，以免铁钉碰撞水泥地板或化纤衣物磨擦产生火花引起着火或爆炸。这时，必须立即通知天燃气集团派人前来处理.4、使用天燃气时无人照看会发生什么危险？在使用燃气时，使用人不要长时间离开，以便随时注意燃烧情况，调节火焰大小。此外，做米饭的汤水；熬药时的药水以及开水沸腾时都有可能溢出水来浇灭火焰。有时使用小火又极易被风吹灭，这时灶前若无人就会发生燃气大量外泄，从而造成爆炸、火灾或中毒事故。因此，使用燃气时应有人照看，以防止上述情况发生。西气东输中国西部地区天然气向东部地区输送，主要是新疆塔里木盆地的天然气输往长江三角洲地区。输气管道西起新疆塔里木的轮南油田，向东最终到达上海，延至杭州。途11省区，全长4000km。设计年输气能力120亿立方米，最终输气能力200亿立方米。2004年10月1日全线贯通并投产。2、沼气的生产及应用⑴、沼气的定义：顾名思义就是沼泽里的气体。是各种有机物质，在隔绝空气、适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。⑵、沼气的组成：沼气含有多种气体，主要成分是CH4。还含有CO2、少量的H2、N2、H2S、CO、水蒸气等。⑶、沼气含有少量硫化氢，所以略带臭味。其特性与天然气相似。⑷、沼气在空气中的爆炸极限：8.6～