化學(xué)能和電能

化學(xué)能和電能第一頁，共二十九頁，2022年，8月28日

電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱為電力。第二頁，共二十九頁，2022年，8月28日一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化2001年我國發(fā)電總量構(gòu)成圖估計在2050年火電仍居首位火電，又稱為火力發(fā)電。那么，火究竟是如何轉(zhuǎn)化為電？第三頁，共二十九頁，2022年，8月28日化學(xué)能熱能機(jī)械能電能燃燒蒸汽發(fā)電機(jī)1、火力發(fā)電的原理分析。第四頁，共二十九頁，2022年，8月28日2、火力發(fā)電的化學(xué)深層本質(zhì)分析燃燒氧化還原反應(yīng)氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移火力發(fā)電將化學(xué)能經(jīng)一系列能量轉(zhuǎn)化為電能舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化過程關(guān)鍵本質(zhì)本質(zhì)引起第五頁，共二十九頁，2022年，8月28日3、火力發(fā)電的利弊分析。思考1：火力發(fā)電有何利與弊？燃料燃燒轉(zhuǎn)化為電能后，社會中應(yīng)用最廣泛、使用最方便。利弊產(chǎn)生二氧化硫和氮的氧化物，導(dǎo)致空氣污染，也會造成酸雨，破壞生態(tài)環(huán)境；會產(chǎn)生二氧化碳，會使地球的溫室效應(yīng)惡化。能量的轉(zhuǎn)化效率地低.第六頁，共二十九頁，2022年，8月28日思考2：假設(shè)你是電力工程師，面對這些利與弊，你會如何應(yīng)對呢？a、改進(jìn)火力發(fā)電

方式之一就是嘗試將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。就像電池。其好處就是減少中間環(huán)節(jié)能損，高效、清潔利用燃料，不浪費(fèi)能源，更方便。b、研究新的發(fā)電方式第七頁，共二十九頁，2022年，8月28日4、原電池學(xué)生實驗2－4現(xiàn)象電極方程式電極銅片鋅片電流表有氣泡產(chǎn)生不斷溶解指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)Zn－2e－==Zn2+(氧化反應(yīng))2H+＋2e－==H2↑(還原反應(yīng))實驗結(jié)果表明，導(dǎo)線中有電流通過。正極負(fù)極將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。第八頁，共二十九頁，2022年，8月28日

當(dāng)把用導(dǎo)線連接的銅片和鋅片一同浸入稀硫酸時，由于鋅比銅活潑，容易失去電子，鋅被氧化成Zn2+而進(jìn)入溶液，電子由鋅片通過導(dǎo)線流向銅片，溶液中的H+從銅片獲得電子被還原成氫原子，氫原子結(jié)合成氫分子從銅片上逸出。第九頁，共二十九頁，2022年，8月28日☆學(xué)與問☆你知道電子是怎樣流動的嗎？你如何判斷電源的正極、負(fù)極？

我們知道，電流是從正極流向負(fù)極的，與電子的流向是相反的。從實驗知道電子從鋅片流向銅片，所以電流應(yīng)該是從銅片流向鋅片的，因此可知原電池兩極的判斷方法：活潑金屬→發(fā)生氧化反應(yīng)→向外線路提供電子→原電池的負(fù)極；不活潑金屬（或石墨）→發(fā)生還原反應(yīng)→接受外線路提供的電子→原電池的正極。第十頁，共二十九頁，2022年，8月28日實踐活動自制電池——水果電池。如下圖：第十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)：

較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑的金屬（負(fù)極）通過外電路流向較不活潑的金屬（正極）化學(xué)電池由正極、負(fù)極、電解質(zhì)溶液以及容器組成。第十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日思考與交流通過以上實驗和探究，試說明化學(xué)電池由幾部分組成，它的組成條件是什么？

總結(jié)歸納原電池的構(gòu)成條件：①有兩種活動性不同的金屬（或非金屬導(dǎo)體）作電極。②電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。③兩極相連形成閉合電路。第十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日一、銅片和鋅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中,鋅片是()

極

二、在用鋅片,銅片和稀硫酸組成的原電池裝置中,經(jīng)過一段時間工作后,下列說法中正確的是()A、鋅片是正極,銅片上有氣泡產(chǎn)生B、電流方向是從鋅片流向銅片C、溶液中硫酸的物質(zhì)的量減小D、電解液的PH保持不變

負(fù)C第十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日化學(xué)電源空氣電池鋰電池第十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日(1)干電池的構(gòu)造是什么樣的?(2)干電池的負(fù)極和正極分別是什么?電解質(zhì)溶液又是什么?(3)干電池使用久了會發(fā)生什么現(xiàn)象?思考題第十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日(4)什么叫做充電電池?鉛蓄電池的構(gòu)造是什么樣的?(5)鉛蓄電池負(fù)極和正極分別是什么?電解質(zhì)溶液又是什么?(6)廢舊電池是否應(yīng)該回收?為什么??第十七頁，共二十九頁，2022年，8月28日干電池上圖是鋅－錳干電池負(fù)極:Zn--2e-==Zn2+正極(C):2NH4++2e-==2NH3↑+2H2↑第十八頁，共二十九頁，2022年，8月28日體積小、性能好的堿性鋅－錳電池應(yīng)運(yùn)而生。這類電池的重要特征是電解液由原來的中性變?yōu)殡x子導(dǎo)電性更好的堿性，負(fù)極也由鋅片改為鋅粉，反應(yīng)面積成倍增長，使放電電流大幅度提高。第十九頁，共二十九頁，2022年，8月28日鉛蓄電池第二十頁，共二十九頁，2022年，8月28日負(fù)極:Pb+SO42--2e-==PbSO4↓正極:PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4↓+2H2O總反應(yīng):Pb+PbO2+2H2SO4==PbSO4+2H2O放電第二十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日鋰電池鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比較，使用壽命大大延長。第二十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日新型燃料電池燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池負(fù)極:2H2－4e-+4OH-==4H2O正極:O2+2H2O+4e-==4OH-總反應(yīng):2H2+O2==2H2O電極:多孔鎳電解質(zhì):KOH第二十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日科學(xué)探究——構(gòu)成原電池的條件實驗序號①步驟要求在一支試管中加入少量稀硫酸和一小粒純鋅粒實驗現(xiàn)象

用化學(xué)方

程式解釋

實驗現(xiàn)象

思考問題

尋找答案1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得電子？

2.Zn是通過什么途徑將電子轉(zhuǎn)移給溶液中H+的？

3.想什么辦法使Zn與H+分開，不讓H+直接在Zn表面得電子？列出你對

問題3的

想

法

學(xué)生實驗探究第二十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日實驗序號②步驟要求在另一支試管中加入少量稀硫酸和一小粒純鋅粒，再將一根粗銅絲插入試管，觀察一會兒，使銅絲與鋅粒接觸，觀察現(xiàn)象實驗現(xiàn)象

用化學(xué)方

程式解

釋實驗現(xiàn)象

思考問題尋找答案1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得電子？

2.Zn是通過什么途徑將電子轉(zhuǎn)移給溶液中H+的？

3.H+得到的電子是Cu失去的嗎？Cu在這個過程中起什么作用？

4.想什么辦法讓這種電子的轉(zhuǎn)移變成電流？列出你對

問題4的

想

法

第二十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日實驗序號③步驟要求將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象實驗現(xiàn)象

寫化學(xué)方程

式或解釋

實驗現(xiàn)象

思考問題

尋找答案1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得電子？

2.電子從Zn到溶液中H+經(jīng)歷了哪些途徑？

3.導(dǎo)線在這個過程中起什么作用？

4.你怎樣才能知道導(dǎo)線中有電子流過？怎樣才能知道導(dǎo)線中電子流動方向？組內(nèi)交流

列出想法

第二十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日實驗序號④步驟

要求將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，在導(dǎo)線中間接入一個電流計，平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象。將鋅片和銅片用導(dǎo)線反接電流計再做實驗，觀察現(xiàn)象實驗

現(xiàn)象

解釋實

驗現(xiàn)象

思考問題

尋找答案1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得電子？

2.電子從Zn到溶液中H+經(jīng)歷了哪些途徑？

3.電流計在這個過程中起什么作用？

4.你認(rèn)為這個過程中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是怎樣的？組內(nèi)交流

列出想法

第二十七頁，共二十九頁，2022年，8月28日原電池構(gòu)成部分對比一實驗現(xiàn)象解釋或?qū)懟瘜W(xué)方程式

稀硫酸

Zn

石墨

稀硫酸

Cu

石墨

電流計

原電池構(gòu)成部分對比二實驗現(xiàn)象解釋或?qū)懟瘜W(xué)方程式

稀硫酸

Zn

Fe

乙醇

Zn

Fe

電流計

第二十八頁，共二十九頁，202