化学反应与能量原电池.ppt

在化学反应中,有 的变化,物质,有 的变化,能量,化学反应与能量原电池,一、化学键与化学反应中的能量变化,一个化学反应的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。,正是这一过程，使化学反应在发生物质变化的同时还伴随能量的变化。,1.化学能与热能,化学键与反应过程中的能量变化：,旧化学键的断裂和新化学键的形成的过程,吸收能量,释放能量,吸收能量,吸热反应,放热反应,化学反应的能量变化也可以从反应物生成物的总能量的相对高低加以说明，是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对高低。,放热反应,吸热反应,反应物的 总能量,生成物的 总能量,H0,H0,反应物的 总能量,生成物的 总能量,在化学反应过程中放出或吸收的热量，通常叫做反应热。用符号H表示，单位：KJ/mol,反应后溶液的温度比反应前盐酸和NaOH溶液都高,反应放出热量,活动 探究,反应后溶液的温度比反应前盐酸的高,反应放出热量,反应后体系的温度比反应前的低,反应吸收热量,盐酸和NaOH溶液反应,盐酸和锌反应,氢氧化钡晶体和氯化铵固体反应,常见的哪些是放热变化？哪些是吸热变化？,吸热：Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应 CO2与焦炭的反应 水蒸汽与焦炭的反应 多数分解反应,放热：浓硫酸的稀释 强碱溶于水 酸碱中和反应 多数化合反应 燃烧反应 活泼金属与酸反应,二、化学能与电能,1、化学能与电能的转化： 化学能可以转变为电能，但只有释放能量的氧化还原反应才可能通过原电池实现化学能和电能的转化，并非所有释放能量的化学反应均能通过原电池实现和电能的转化,原电池概念：借助于氧化还原反应将化学能转变为电能的装置。,形成原电池的条件,（可以）,（可以）,（可以）,（不可以）,形成条件一： 活泼性不同的两个电极,负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等,（可以）,（不可以）,形成条件二：电极需插进电解质溶液中；,形成原电池的条件,形成原电池的条件,形成条件三：必须形成闭合回路,（不可以）,可以,（2）组成原电池的条件,（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。, （2）电极材料均插入电解质溶液中。, （3）两极相连形成闭合电路。, （4）内部条件：能自发进行氧化还原反应。,两极的判断和电极反应： 较活泼的金属作负极，负极上发生氧化反应；较不活泼金属（或石墨）作正极，正极上发生还原反应。 外电路中，电子从较活泼的金属（负极）流向正极（较不活泼的金属或石墨）；电解质溶液中，阳离子奔向正极，阴离子奔向负极。,A,B,C,D,E,F,M,N,1.下列哪几个装置能形成原电池？,O,V,X,V,V,X,X,X,V,原电池构成条件,典型例题：,V,思考,判断下列装置是否是原电池，若是原电池指出正、负极，写出两极的电极反应式。,是原电池,负极（Fe） Fe - 2e- = Fe2+,正极（C） 2H+ + 2e- = H2 ,总反应 2H+ + Fe = Fe2+ + H2 ,是原电池,负极（Zn） Zn - 2e- = Zn2+,正极（C） Cu2+ + 2e- = Cu,总反应 Cu2+ + Zn = Zn2+ + Cu,不是原电池,负极（Cu） Cu - 2e- = Cu2+,正极（C） 2Ag+ + 2e- = 2Ag,总反应 2Ag+ + Cu = Cu2+ + 2Ag,乙醇不是电解质，不能发生氧化还原反应,是原电池,小结：,负极,正极,电子流方向,电流方向,氧化反应,负极金属被氧化而腐蚀。,还原反应,正极金属被保护。,较活泼金属,较不活泼金属或石墨,原电池原理的应用： 1）比较金属的活动性。 2）防止金属被腐蚀。如：在轮船外表水线以下位置附加锌块。 3）加快化学反应速率。如：在锌与稀硫酸反应制氢气时，向稀硫酸中加入硫酸铜溶液。,1.锌锰干电池,酸式锌锰干电池 电极反应式：,负极：Zn Zn22e 正极： 2NH4+ 2MnO2 +2e- 2NH3+ Mn2O3+H2O,Zn生成Zn(NH3)42 +,二、认识几种电池,2.铅蓄电池,2.铅蓄电池,正极：PbO2+4H+SO42- +2e- PbSO4+2H2O,负极：Pb+ SO42-PbSO4 +2e-,放电时为原电池：,充电时为电解池：,电池反应：,阳极：PbSO4+2H2O PbO2 + 4H+SO42- 2e-,阴极：PbSO4 +2e- Pb + SO42-,电解池反应：,3.氢氧燃料电池,阅读课本P58. 了解燃料电池的重要用途,燃 料 电 池,2H2 4H+ 4e-,O2 + 4H+ + 4e-2H2O,2H2 4H+ 4e-,O2 + 2H2O + 4e- 4OH-,2H2 +4OH- 4H2O 4e-,O2 + 2H2O + 4e- 4OH-,（1）利用铁被氧气氧化时放热反应所放出的热量。 （2）碳粉的主要作用是和铁粉、氯化钠溶液一起构成原电池，加速铁屑的氧化。氯化钠溶于水，形成了电解质溶液。 （3）负极：2Fe2 Fe2+ + 4e- ， 正极：O2+2H2O +4e-4OH-， 总反应方程式是：4 Fe+3O2+6H2O= 4Fe(OH)3,市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等，热敷袋启用之前用塑料袋密封使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量，使用完后，会发现有大量的铁锈存在，请回答下列问题： （1）热敷袋使用时，为什么会放出热量？ （2）碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？ （3）试写出有关的电极反应式和化学方程式。,生活中常用的充电电池:,锂电池（非水有机溶剂电解液）,负极：2Li2Li+2e-， 正极：I2+2e-2I-， 总反应：2Li+I2=2LiI,跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。,心脏起博器的原电池,已知人体血液的pH值在7.357.45之间。将心脏起博器植入如图红色区域静脉血管内，请写出电极反应式并分析其工作原理。,Zn-负极，Pt-正极；人体体液作电解质，溶解氧做氧化剂。,负极反应：2Zn +4OH-2Zn(OH)2 +4e- 正极反应：O2+4e- +2H2O4OH-,电池反应：2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2,放出电脉冲进行工作,如果制取廉价氢气的方法一旦取得突破，那么人们利用氢气这种新能源的新时代就会来临。人们现在正在研制用氢气为动力的汽车、飞机。据估计，利用氢气作为燃料的飞机将在本世纪初正式实用，而特别引人注意的是，这种飞机会比目前的超音速飞机速度快两倍，其飞行高度也远远超过现在的波音飞机。为什么以氢气为动力的飞机会具有这些优势性呢？ 下面我们就来谈谈氢气燃料的另一个理想的优秀品质，它的密度小，发热量高。氢气在过去被称为“轻气”，它是所有气体中最轻的，密度仅为0.089克/升，相当于空气密度的1/14。人类的第一个气球就是氢气球。当氢气加压变为液态氢时，其密度仍然要比常规的液体燃料要小40%，这对于其作为航空燃料是十分有利的，长途的洲际飞机可以带更多的燃料，直达目的地而