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1、第二節(jié) 化學(xué)能與電能,水電站,直接從自然界取得的能源稱為一次能源,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。,火電站,一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到的能源稱為二次能源,1,火力發(fā)電原理及過程,燃燒,蒸汽,發(fā)電機(jī),一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化,火力發(fā)電的原理分析。,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,實(shí)驗 原電池原理探究,1、當(dāng)氧化劑和還原劑直接接觸進(jìn)行反應(yīng)時,化學(xué)能要經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換為電能。 2、把氧化劑
2、和還原劑分開,使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個不同區(qū)域進(jìn)行。 3、需要在氧化劑和還原劑之間架設(shè)橋梁使電子從氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。 4、考慮氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的條件和環(huán)境,化學(xué)物質(zhì)的選擇。 5、從電學(xué)角度考慮儀器選擇和組裝問題。,Zn2+,+,負(fù)極,正極,-,Zn,Cu,電流表,實(shí)驗現(xiàn)象:銅片上有氣泡產(chǎn)生,鋅片不斷溶 解,電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。,實(shí)驗結(jié)論:導(dǎo)線中有電流通過,演示探究,Cu起傳導(dǎo)電子的作用。 可用電流表測電流及方向。,Zn + 2H+ = Zn 2+ +H2,大量氣泡從銅片逸出,鋅片部分溶解,1.H+得到的電子是Cu失去的嗎? 2.在這個過程中Cu起什么作用? 3.你怎樣才能知道
3、導(dǎo)線中有電子通過?,演示探究,化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,1.電子從Zn到H+經(jīng)歷了哪些途徑? 2.你認(rèn)為這個過程能量是如何轉(zhuǎn)化的?,鋅表面無氣泡, 銅表面有氣泡, 電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)。,定義:能把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b 置,叫做原電池。,原電池的電極,構(gòu)成原電池的條件,有兩種活動性不同的金屬(或非金屬單質(zhì)) 作電極 電極材料均插入電解質(zhì)溶液中 兩極相連形成閉合電路,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),判斷原電池正、負(fù)極的方法,由組成原電池的兩極材料判斷:,一般是活潑的金屬為負(fù)極 活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極,根據(jù)電
4、流方向或電子流動方向判斷:,電流是由正極流向負(fù)極; 電子流動方向是由負(fù)極流向正極。,根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷:,原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng), 正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。,鋅片插入稀硫酸中,被腐蝕。(化學(xué)腐蝕),鋅片在鋅,銅(稀硫酸)原電池中作為負(fù)極,也被腐蝕。(電化學(xué)腐蝕),哪個更快?,原電池的負(fù)極被腐蝕得更快。,分析鋅,鐵(稀硫酸)原電池中的電極反應(yīng)。,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)。,原電池設(shè)計思路:,釋放能量的氧化還原反應(yīng)(放熱反應(yīng)), 通常須兩活性不同的電極, 電解質(zhì)溶液, 還原劑在負(fù)極失電子,發(fā)生氧化反 應(yīng);氧 化劑在正極得電子,發(fā)生還原反應(yīng)
5、,化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化,原電池,“負(fù)極出電子,電子回正極”,2、變化: 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。,小結(jié):原電池 1、定義:把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.,必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),必發(fā)生得電子的還原反應(yīng),4、原電池的構(gòu)成條件,兩種活潑性不同的金屬(或一種金屬和 另一種非金屬導(dǎo)體)構(gòu)成電極。 電解質(zhì)溶液。 電極用導(dǎo)線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路。,3、化學(xué)電池的組成: 正極、負(fù)極、電解質(zhì)溶液以及容器。,5,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),氧
6、化還原反應(yīng),C,H2SO4,(不可以),(不可以),(可以),(不可以),例2,條件一:有活潑性不同的兩種金屬或非金屬,(可以),(不可以),形成條件二:電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中;,實(shí)驗探究形成原電池的條件,實(shí)驗探究形成原電池的條件,形成條件三:必須形成閉合回路,(不可以),6,判斷原電池正、負(fù)極的方法,由組成原電池的兩極材料判斷:,一般是活潑的金屬為負(fù)極 活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極,根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷:,電流是由正極流向負(fù)極; 電子流動方向是由負(fù)極流向正極。,根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷:,原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng), 正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。,二、發(fā)展中的化學(xué)電源,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。,干電池,堿性電池,1、干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理,汽車用蓄電池,鋰離子電池,鋰離子電池:它是新一代可充電的綠色電池,現(xiàn)已
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