化學(xué)能和電能全解

一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能1、火力發(fā)電原理及過程化學(xué)能熱能機(jī)械能電能燃燒蒸汽發(fā)電機(jī)一次能源與二次能源的區(qū)別？第二節(jié)化學(xué)能與電能能否將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能？1氧化劑+還原劑==氧化產(chǎn)物+還原產(chǎn)物化合價(jià)降低，得到電子，被還原

化合價(jià)升高，失去電子，被氧化反應(yīng)物

性質(zhì)

表觀特征

實(shí)質(zhì)變化過程

變化結(jié)果

生成物氧化劑還原劑氧化性化合價(jià)降低得電子復(fù)原性化合價(jià)升高失電子被復(fù)原復(fù)原產(chǎn)物被氧化氧化產(chǎn)物復(fù)原反響氧化反響復(fù)原劑：升、失、氧〔化、復(fù)原劑〕氧化劑：降、得、還〔原、氧化劑〕知識(shí)回憶2實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象結(jié)論或解釋

鋅片上有氣泡銅片上無氣泡銅與稀硫酸不反響銅片上有氣泡?電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)導(dǎo)線中有電流通過鋅與稀硫酸反響Cu32、原電池化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置〔1〕原電池定義：〔2〕原電池的工作原理：〔3〕組成原電池的條件：電極電極材料電極反應(yīng)反應(yīng)類型總反應(yīng)鋅片Zn-2e-=Zn2+

氧化反響銅片2H++2e-=H2↑

復(fù)原反響電子由鋅片經(jīng)外電路流向銅片負(fù)極正極Zn+2H+=Zn2++H2↑〔負(fù)極流向正極〕電子流向：①負(fù)極上復(fù)原性較強(qiáng)的物質(zhì)失去電子發(fā)生氧化反響，②電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，③正極上氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)得到電子發(fā)生復(fù)原反響。4實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)1，2，3實(shí)驗(yàn)裝置

能否產(chǎn)生電流

構(gòu)成原電池條件一

實(shí)驗(yàn)探究二-原電池構(gòu)成的條件之一不能能能活潑性不同的兩個(gè)電極負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、

石墨等5實(shí)驗(yàn)序號(hào)實(shí)驗(yàn)4,5實(shí)驗(yàn)裝置

能不能電極必須插在電解質(zhì)溶液中能否產(chǎn)生電流

構(gòu)成原電池的條件二實(shí)驗(yàn)探究二-原電池構(gòu)成的條件之二6實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)6,7實(shí)驗(yàn)裝置

能否產(chǎn)生電流

構(gòu)成原電池條件三

能不能兩極相連形成閉合回路實(shí)驗(yàn)探究二-原電池構(gòu)成的條件之三7AZnCuH2SO4AAgCuH2SO4原電池右圖裝置電流表指針偏轉(zhuǎn)區(qū)別結(jié)論不偏轉(zhuǎn)電極材料不同電池總反響應(yīng)該是能自發(fā)地發(fā)生氧化復(fù)原反響實(shí)驗(yàn)探究二-原電池構(gòu)成的條件之四8

原電池的構(gòu)成條件①活動(dòng)性有差異的兩種金屬〔或一種是非金屬導(dǎo)體〕作電極；②兩極均插入電解質(zhì)溶液；③兩極相連形成閉合電路?！步饘俸脱趸?；惰性電極等〕〔或傳導(dǎo)離子的介質(zhì)〕④一個(gè)自發(fā)的氧化復(fù)原反響。9練習(xí)如果改變裝置中的某一局部，還能形成原電池嗎FeCu③ZnC①GFeFe②G④ZnCuG⑤G10D2、用鋅片、銅片和硝酸銀溶液組成的原電池，正極上發(fā)生的反響是()++2e-=H2-=Zn2+2O+4e-+O2=4OH-++e-=Ag1、根據(jù)Zn+Cu2+=Zn2++Cu的反響原理設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，當(dāng)Zn為負(fù)極時(shí)，正極可以選用的金屬材料是()A.鎂B.石墨C.鋁D.鉛D11H+H+SO42－Zn2＋H2e-氧化反響Zn-2e-==Zn2+

銅鋅原電池電解質(zhì)溶液失e-,沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生復(fù)原反響陰離子陽離子負(fù)極正極2H++2e-==H2↑12原電池電極反響式的書寫〔優(yōu)化38頁〕負(fù)極〔鋅片〕：Zn－2e-=Zn2+負(fù)極〔鋅片〕：Zn－2e-=Zn2+正極〔石墨〕：2H++2e-=H2↑正極〔銅片〕：Cu2++2e-=Cu總反響:Zn+2H+=Zn2++H2↑總反響:Zn+Cu2+=Zn2++Cu13請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)原電池的原理，指出以下原電池的正極與負(fù)極分別是什么？寫出電極反響方程式和總反響方程式。練習(xí)14原電池電極名稱確實(shí)定方法1、根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。通常是活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬、碳棒、金屬氧化物是正極。2、根據(jù)電極反響的本身確定。失電子的反響→氧化反響→負(fù)極得電子的反響→復(fù)原反響→正極練習(xí)：銀鋅電池是廣泛用作各種電子儀器的電源，它的反響可表示為：Ag2O+Zn+H2O＝2Ag+2Zn(OH)2請(qǐng)判斷此電池中，負(fù)極上發(fā)生反響的物質(zhì)是〔〕A.AgB.Zn(OH)22D153、根據(jù)電子或電流流動(dòng)方向〔外電路〕：電子從負(fù)極流出沿導(dǎo)線流入正極電流從正極流出沿導(dǎo)線流入負(fù)極ee4、根據(jù)離子的定向移動(dòng)〔內(nèi)電路〕陽離子向正極移動(dòng)陰離子向負(fù)極移動(dòng)165、根據(jù)離子方程式判斷Fe+2H+=Fe2++H2〔負(fù)極〕〔在正極〕6、負(fù)極往往會(huì)溶解，正極往往會(huì)產(chǎn)生氣泡或者增重Fe+Cu2+=Fe2++Cu17原電池原理的應(yīng)用1、加快氧化復(fù)原反響速率因?yàn)樾纬稍姵睾?，氧化反響和?fù)原反響分別在兩極上進(jìn)行，使溶液中的粒子在運(yùn)動(dòng)時(shí)相互間的干擾減小，反響速率加快。如：實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀硫酸反響制H2，常用粗鋅，粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀硫酸形成原電池，使產(chǎn)生氫氣的速率加快。它產(chǎn)生H2的速率快。182、比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱討論1：有A、B、C、D四塊金屬片，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①A、B用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，A為負(fù)極；②C、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，電流方向?yàn)镈→導(dǎo)線→C；③A、C相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡；④B、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，D極發(fā)生氧化反響。據(jù)此，判斷四種金屬的活動(dòng)性順序是()A．A>B>C>D B．A>C>D>BC．C>A>B>D D．B>D>C>A隨堂練習(xí)教材p452題19鋅片插入稀硫酸中，被腐蝕?！不瘜W(xué)腐蝕〕鋅片在鋅,銅〔稀硫酸〕原電池中作為負(fù)極，也被腐蝕?！搽娀瘜W(xué)腐蝕〕哪個(gè)更快？原電池的負(fù)極被腐蝕得更快。分析鋅,鐵〔稀硫酸〕原電池中的電極反響。你感受到作為正極，鐵被保護(hù)了嗎？原電池的金屬正極被保護(hù)。3、金屬的腐蝕和保護(hù)例如鋼鐵的腐蝕。204、設(shè)計(jì)原電池一個(gè)氧化復(fù)原反響，首先分析找出氧化劑、復(fù)原劑，一般復(fù)原劑為負(fù)極材料(或在負(fù)極上被氧化)，氧化劑(電解質(zhì)溶液中的陽離子)在正極上被復(fù)原。21根據(jù)反響設(shè)計(jì)原電池，你有哪些可行方案?〔2Fe3++Fe=3Fe2+〕負(fù)極正極電解質(zhì)溶液FeCuCAgFeCl3Fe(NO3)3Fe2(SO4)322干電池堿性電池蓄電池鋰離子電池燃料電池形形色色的電池23“震動(dòng)動(dòng)力充電電池〞勺水充電三維納米結(jié)構(gòu)電池尿液充電的電池

24二、開展中的化學(xué)電源1、干電池負(fù)極〔鋅筒〕：Zn?

2e-＝Zn2+

正極〔石墨棒〕：2NH4++2e-+2MnO2=2NH3+Mn2O3+H2O總反響：Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O〔-〕Zn|NH4Cl|C〔+〕252、充電電池〔二次電池〕〔1〕鉛蓄電池：(-)Pb|H2SO4|PbO2(+)負(fù)極(Pb)：Pb+SO42-?2e-＝PbSO4

正極(PbO2)：PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O總反響方程式為：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O思考：假設(shè)轉(zhuǎn)移2mole-,消耗多少H2SO4？負(fù)極板質(zhì)量呢？特點(diǎn)：①可逆向進(jìn)行，即充電；②電解液酸性減弱2627討論：人造地球衛(wèi)星用到一種高能電池——銀鋅蓄電池，其電池的電極反響為：Zn+2OH－－2e-=ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－。據(jù)此判斷氧化銀是〔〕A、負(fù)極，并被氧化B、正極，并被復(fù)原C、負(fù)極，并被復(fù)原D、正極，并被氧化B〔2〕鋰電池P43討論：心臟起搏器中使用的新型Li—I2電池的反響可簡化為：2Li＋I(xiàn)2=2LiI，以下說法中不正確的選項(xiàng)是〔〕A．負(fù)極反響式為：Li－e－=Li＋B．該電池以含Li＋的水溶液為電解質(zhì)C．該電池負(fù)極材料為金屬鋰D．鋰電池的使用壽命長的原因之一是鋰的摩爾質(zhì)量小，單位質(zhì)量的電極材料所能轉(zhuǎn)換的電量(比容量)大B特點(diǎn)：①“綠色〞；②容量大；③電解液中不能有水28293、燃料電池：①原理：③兩極材料：惰性材料，只具導(dǎo)電性。②反響物不儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，外加提供燃料和氧化劑。④兩極判斷：⑤導(dǎo)電介質(zhì)：⑥高效、環(huán)境友好。將燃料和氧化劑(如:O2)反響所放出的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。負(fù)極：通入燃料氣的一極正極：通入O2或空氣的一極可以是電解質(zhì)溶液，也可以是新型的導(dǎo)離子介質(zhì)。30〔1〕氫氧燃料電池：〔-〕Pt(H2)|H2SO4|Pt(O2)〔+〕負(fù)極：2H2-4e-＝4H+

正極：O2+4e-+4H+＝2H2O總反響：2H2+O2＝2H2O〔-〕Pt(H2)|KOH|Pt(O2)〔+〕負(fù)極：2H2+4OH-?4e-＝4H2O正極：2H2O+O2+4e-＝4OH-

總反響：2H2+O2＝2H2O思考：假設(shè)介質(zhì)為堿性環(huán)境呢？

負(fù)極正極（Pt）（Pt）堿性/中性：

O2+4e-+

2H2O

＝4OH-

酸性：

O2+4e-+4H+＝2H2O正極寫法：31〔1〕負(fù)極發(fā)生氧化反響，正極發(fā)生復(fù)原反響〔負(fù)氧正還〕?！?〕要注意溶液的酸堿性，適當(dāng)?shù)脑陔姌O方程式兩邊添加H+、OH—、H2O，以遵循電荷守恒和質(zhì)量守恒?！?〕要注意電極反響產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液發(fā)生反響。原電池電極反響式的書寫本卷須知練習(xí)教材p455題32討論：有人用鉑作電極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液，又從兩電極分別通CH4和O2，形成燃料電池，該電池中通入甲烷的鉑為極，發(fā)生的電極反響是，正極的電極反響式是，反響的總化學(xué)方程式是。負(fù)負(fù)極：CH4+10OH-?8e-