第一节-化学能与电能分析

第二节化学能与电能蓄电池1、火力发电工作原理示意图2.火力发电的能量转化：化学能燃烧热能蒸汽机械能发电机电能一、火力发电过程中的能量转化？一、原电池的工作原理Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑转移2e-如何利用氧化还原反应来实现化学能到电能的直接转换？电子的定向移动形成电流，如何来实现电子的定向移动？离子方程式演示探究实验现象锌表面有气泡，电流表不发生偏转。AZnZn稀H2SO4Zn+2H+=Zn2++H2↑离子方程式演示探究实验现象锌片部分溶解，铜片表面有气泡，电流表发生偏转。AZnCu稀H2SO4Zn+2H+=Zn2++H2↑一、原电池的工作原理较活泼金属较不活泼金属负极正极发生氧化反应发生还原反应电子流出，阴离子流向电子流入，阳离子流向3、电极名称：1、电极反应式Zn片：Zn–2e-=Zn2+氧化反应Cu片：2H++2e-=H2↑还原反应2、总反应式（两个电极反应之和）Zn+2H+=Zn2++H2↑原电池反应的本质是:氧化还原反应一、原电池的工作原理定义：原电池是将化学能直接转化为电能的装置。1、如图所示，下列关于该装置的叙述正确的是（）ZnCu稀硫酸A.铜是负极，铜片上有气泡产生B.铜片质量逐渐减小C.电流从锌片经导线流向铜片D.氢离子在铜片表面被还原D4、探究形成原电池的条件结论：电极材料均浸入电解质溶液中如果更换Cu-Zn原电池的部分材料，那么电流计的指针是否依旧会偏转？4、探究形成原电池的条件结论：两极相连形成闭合电路4、探究形成原电池的条件结论：有两种活动性不同的电极原电池的构成条件：①有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体如碳棒）做电极。②两极材料均插入电解质溶液中。③两极相连形成闭合回路。两极一液一连线4、探究形成原电池的条件④前提必须是一个自发的氧化还原反应ZnACFG√例题2：下列哪些装置能构成原电池BCu√ZnCuDEC间接：直接：化学能燃烧热能蒸汽机械能发动机电能装置原电池概念构成条件工作原理能自发地发生氧化还原反应;有两种活泼性不同的电极；电极材料均插入电解质溶液中;形成闭合电路较活泼的金属失电子发生氧化反应，电子从较活泼的金属(负极)流向较不活泼的金属(正极).正极(Cu)：负极(Zn)：Zn－2e-＝Zn2+2H＋＋2e-＝H2↑总反应式：Zn＋2H＋＝Zn2+＋H2↑5、原电池中电极反应式的书写：电子流入的电极，正极通常是不活泼金属或石墨电极。电解质溶液中阳离子在该电极上得电子，发生还原反应。表示正极反应的式子叫做正极反应式。如：Ｂm++me-=Ｂ电子流出的电极，负极通常是活泼金属。较活泼金属Ａ失电子，发生氧化反应。表示负极反应的式子叫做负极反应式。如：Ａ-ne-=Ａn+正极：负极：电池中的整个氧化还原反应，它是两个电极反应式之和。电池的总反应式：负极＿＿：＿＿＿＿＿＿＿,＿＿＿＿＿＿正极＿＿：＿＿＿＿＿＿＿,＿＿＿＿＿＿总反应式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ZnZn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑C负极＿＿：＿＿＿＿＿＿＿,＿＿＿＿＿＿正极＿＿：＿＿＿＿＿＿＿,＿＿＿＿＿＿总反应式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿CuCu-2e-=Cu2+2Ag++2e-=2AgCu+2Ag+=Cu2++2AgCZn＋2H＋＝Zn2+＋H2↑还原反应氧化反应还原反应氧化反应练习：下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是哪个？写出电极反应及总反应。6、原电池的正负极的判断方法微观判断（根据电子流动方向）电子流出的极电子流入的极——负极——正极较活泼的电极材料较不活泼的电极材料质量增加工作后质量减少——负极——正极——正极——负极工作后，有气泡冒出的电极为正极发生氧化反应发生还原反应宏观判断：①根据电极材料②根据原电池电极发生的反应③根据电极增重还是减重④根据电极有气泡冒出：——负极——正极指出下列原电池的正负极.正极：负极：H2SO4MgAlNaOHMgAl浓HNO3AlCu判断下列原电池的正负极？AlMgMgAlAlCu(金属活泼性)(Mg不与NaOH反应)(Al发生钝化)二．原电池原理的应用(1)加快氧化还原反应速率如实验室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。(2)比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。例如有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性A＞B。1.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()A．abcdB．acdbC．cab.dD．bdca练习B(3)设计原电池在设计原电池时，若给出的是离子反应方程式，如：2Fe3+＋Cu==Cu2+＋2Fe2＋1、电解液：硫酸铁、氯化铁、硝酸铁等可溶性铜盐溶液2、电极材料：负极：铜正极：石墨或比铜不活泼的其他金属3、电极反应式负极：Cu-2e-=Cu2+正极：2Fe3++2e-=2Fe2+三、常见的化学电池1.干电池(一次性电池)电极:Zn为负极,碳棒为正极电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊另有黑色的MnO2粉末，吸收正极产生的H2.电极方程式：负极(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋正极(C)：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O(1)锌锰干电池缺点：使用寿命短，易泄露锌-锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质泄露出来，对电器腐蚀。为了防止泄露，在外壳套上金属筒或塑料筒，制成防漏电池。为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质换成湿的，制成了电池。P42【思考与交流】为什么锌锰干电池放置过久会失效？NH4ClKOH碱性锌锰负极：Zn+OH-–2e-==Zn(OH)22）碱性干电池•碱性电池是个人音响、照相机等地首选电源。碱性电池电解液:酸性NH4Cl→碱性KOH（离子导电性更好）负极：锌片→锌粉（反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高）优点：能量储存时间有所提高，不易泄露负极（Zn）：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2正极（MnO2）：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-电解质：KOH总反应：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)2．下列有关电池叙述正确的是A．水果电池是高效环保的家用电池B．锌锰干电池是一种常用的二次电池C．锌锰干电池碳棒是负极，锌片是正极D．锌锰干电池工作一段时间后锌外壳逐渐变薄D2、充电电池（二次电池）充电电池：氧化还原反应在充电时可以逆向进行。手机专用电池摄像机专用电池笔记本电脑专用电池化学能放电充电电能用途：目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池，它还广泛用于国防、生产、生活等领域。（1）铅蓄电池特点：铅蓄电池的电压稳定，使用方便安全可靠，可再次充电使用。铅蓄电池铅蓄电池负极？（Pb)正极？总反应：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电电解质？Pb+SO42--2e-＝PbSO4(PbO2)PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2OH2SO42）镍镉充电电池：负极：正极：电解质：优缺点：应用：CdNiO(OH)KOH具有残留性记忆，可重复使用500次以上，体积小；但镉有致癌作用,如不回收，会产生严重污染广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等镍镉电池镉有致癌作用，有被镍氢电池取代的趋势。锂电池（有机溶剂电解液）负极：Li-e-=Li+正极：其他导体发展中的电池特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。锂电池是新一代可充电的绿色电池。用途：现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机、手表、心脏起搏器等低功耗电器的主流。笔记本电脑专用电池电池中含有大量的重金属如锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节纽扣电池能污染60万升水；一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值。若将废旧电池混入生活垃圾一起填埋，渗出的重金属物质就会渗透土壤、污染地下水，进而进入鱼类、农作物等，破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康，有的还能致癌。所以我们不要乱扔电池，要及时回收。废旧电池的回收利用3、燃料电池——高效、环境友好的化学电池1）H2和O2的燃料电池2）CH4和O2的燃料电池小型高性能燃料电池氢氧燃料电池工作原理：总反应：2H2+O2=2H2O与其它电池区别：反应物不是储存在电池内。用途：航天、军事通讯、电视中继站等领域燃料电池H2O2负极H2：2H2-4e-=4H+正极O2：O2+2H2O+4e-=4OH-H+OH-H2O介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O酸性（H2SO4）负极正极碱性（KOH）（记这个）负极正极2H2-4e-=4H+O2+4e-+4H+=4H2O2H2-4e-+4OH-=4H2OO2+4e-+2H2O=4OH-*氢氧燃料电池的电极反应一定要会判断：酸性有H+(肯定没OH-）；碱性有OH-(肯定没H+）⑵甲烷氧气燃料电池该电池用铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气负极：正极：放电总反应式：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O3.下列电池中不属于二次电池的是()A.碱性锌锰电池B.铅蓄电池C.镍镉电池D.锂离子电池4.随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是()A.利用电池外壳的金属材料B.防止电池中汞.镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C.不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D.回收其中石墨电极BA5.据报道，锌电池可能取代目前广泛应用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为：2Zn+O2＝2ZnO，原料为锌粒.电解质和空气，则下列叙述正确的是()A.锌为正极，空气进入负极反应B.负极反应为Zn－2e-＝Zn2+C.正极发生氧化反应D.电解液肯定不是强酸BD6.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li+MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（）A、Li是正极，电极反应为Li－e-=Li+B、Li是负极，电极反应为Li－e-=Li+C、Li是负极，电极反应为MnO2+e-=MnO2–D、Li是负极，电极反应为Li－2e-=Li2+B8．下列化学电池不易造成环境污染的是A．氢氧燃料电池B．锌锰电池C．镍镉电池D．铅蓄电池A9：1969年美国“阿波罗11号”登月成功。飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。1、a是极，b是极2、外电路电子流向：KOH溶液H2O2H2Oab负正a→b10.已知空气-锌电池的电极反应为：锌片：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O石墨：O2+2H2O+4e-=4OH-根据此判断，锌片是()。A.负极，并被氧化B.负极，并被还原C.正极，并被氧化D.正极，并被还原11.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O，在此电池放电时，负极上发生反应的物质是()A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.Zn充电放电AD小结化学能与电能二.发展中的化学电源一次性电池——干电池二次电池（充电电池）燃料电池普通锌锰电池碱性锌锰电池铅蓄电池镍镉充电电池锂电池氢氧燃料CH4燃料电池