第4讲 化学能与电能.doc

化学能与电能一、知识结构1化学能转化为电能的不同方式（1）火力发电发电机蒸汽燃烧火力发电是通过化石燃料燃烧（发生氧化还原反应），经过一些的能量转化，使化学能最终转化为电能。转化的过程为：化学能 热能 机械能 电能。（2）原电池一种将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行的装置，可以将化学能直接转化为电能，还可以将氧化还原反应的能量储存起来。2原电池原理 原电池是将化学能转化为电能的装置。（1）原电池一般由三部分组成 两个 不同的电极 （其中 作负极， 作正极）； 溶液（能自发地发生的 反应）； 形成 （ 电路和 电路）（2）原电池的反应电极反应类型实例正极（）还原反应铜片：2H2eH2负极（）氧化反应锌片：Zn2eZn2 负极（如锌片）失去的电子通过导线流向正极（如铜片），在电解质溶液中，电解质电离产生的阳离子（如H）向正极移动，在正极上得到电子。从而在整个电路中形成了电流，实现化学能向电能的转换。 （3）电池的总反应式 如将上面实例中正极和负极上的电极反应式2H2eH2和Zn2eZn2两式相加，得到该原电池的总反应式：Zn2HZn2H2。 如果原电池中的负极材料本身能与电解质溶液直接反应（如锌片可以直接和稀硫酸反应），则构成原电池后反应的速度加快了。3.原电池的电极判断判断依据负极正极电极材料 金属 的金属或非金属导体电极反应类型 电子发生 反应 电子发生 反应电子流向电子 极 电子 极电解质离子移向 离子移向 离子移向电极现象逐渐溶解(质量减轻减轻)的电极质量增加或 的电极4常见的电池（1）干电池 普通锌锰干电池 负极：Zn2e=Zn2 正极：2NH4+2e+2MnO2=Mn2O3+2NH3+ H2O 总反应：Zn +2NH4+2MnO2= Zn2+Mn2O3+2NH3+ H2O 碱性锌锰电池 负极：Zn2e+2OH=Zn（OH）2 正极：2MnO2+2 e+2 H2O=MnOOH+2 OH 总反应：Zn+ 2MnO2+2 H2O=2MnOOH+ Zn（OH）2 锌银电池 负极：Zn2e+2OH=Zn（OH）2 （有时候也会写成ZnO + H2O） 正极：Ag2O+2 e+ H2O=2Ag+2OH 总反应：Zn+ Ag2O+ H2O= Zn（OH）2+2Ag（2）充电电池（又称二次电池） 充电电池在放电时进行的氧化还原反应在充电时又逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电放电可在一定时期内循环进行。 充电电池中能量的转化关系是： 化学能 电能 例如，铅蓄电池中发生的化学反应是：PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O（3）燃料电池（氢氧燃料电池） 氢氧燃料电池：高效、无污染的新型电池，电极材料得有很强的催化活性，常用铂电极。在酸性电解质中： 在碱性电解质中：负极：2H24e=4H+ 负极：2H24e+4OH=4H2O正极：O2+4e+4H+ = 2H2O 正极：O2+4e+2H2O=4OH 总反应：2H2+O2= 2H2O 总反应：2H2+O2=2H2O三、 典型例题剖析例1下列哪几个装置能形成原电池？例2下列说法错误的是（ ）A燃煤发电是将化学能通过热能间接转化为电能B化学能可通过氧化还原反应直接转变为电能C化学电池是将化学能转化为电能的装置D化学能转化为电能必须先将化学能转化热能再转化为机械能再转化为电能例3由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的c(H+)的变化情况是（ ） A不变 B先变大后变小 C逐渐变小 D逐渐变大例4把A、B、C、D 四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连可以组成原电池。A、B 相连时A 为负极；C、D 相连时，电流由D C；A、C 相连时，C 极上产生大量气泡；B、D 相连时，D极发生氧化反应。这四种金属的活动顺序是（ ） AABCD BACDB CCABD DBDCA例5纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH 溶液，其电极反应是：Zn2OH2eZnOH2O Ag2OH2O2e2Ag2OH，电池的总反应式为：Ag2OZn2AgZnO，下列判断正确的是（ ） A锌为正极，Ag2O为负极 C原电池工作时，负极附近溶液的c(H+)值减小 B锌为负极，Ag2O为正极 D原电池工作时，负极附近溶液的c(H+)值增大例6锂电池是新一代高能电池，目前已研究成功多种锂电池。某锂电池的总反应式为： Li+MnO2 = LiMnO2。下列说法正确的是（ ）ALi 是正极，MnO2是负极 B放电时负极的反应：Lie=Li+C放电时正极的反应：2MnO2 e=MnO2 D电解放电时，产生高锰酸根离子例7构成原电池的叙述中正确的是（ ）A构成原电池的正极和负极必须是两种不同金属B原电池是把化学能转化为电能的装置C在铅、银和盐酸构成的原电池工作时，铅板上有5.18g铅溶解，正极上就有1.12L（标况气体析出D原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化、还原反应例8原电池必须进行集中处理，其首要原因是（ ）A利用电池外壳的金属材料 B不能使电池渗泻的电解液腐蚀其他物品C防止电池中汞镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 D回收其中石墨电极例9铅蓄电池的两极分别为Pb和PbO2，电解液硫酸，工作时反应为 Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。下列结论正确的是（ ） APb为正极，发生氧化反应 BPb为正极，发生还原反应 CPbO2为正极，发生氧化反应 DPbO2为正极，发生还原反应例10（1）镁条铜片果汁构成的原电池，负极是 ，正极是 ；外电路中电子经导由 流向 ，电流经导线由 流向 。（2）在镁条铁片果汁构成的原电池，负极是 ，正极是 ，在外电路中电子经导线由 流向 ，电流经导线由 流向 。镁条上发生 （填“氧化”“还原”）反应，铁片上发生 （填“氧化”“还原”）反应。例11用铜银硝酸银溶液设计一个原电池。该原电池的正极是 ；负极是 ；负极的电极反应式是 ，正极的电极反应式是 。例12下图为氢氧燃料电池原理示意图，按此图的提示，下列叙述不正确的是（ ） Aa电极是负极 Bb电极的电极反应为：4OH4e= 2H2O+O2 C氢氧燃料电池是具有应用前景的绿色电源 D氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储存在电池内的新型发电装置例13某原电池的总反应离子方程式为2Fe3+Fe=3Fe2+，不能实现该反应的原电池是（ ）ACu为正极，Fe为负极，电解质溶液为氯化铁BC石墨为正极，Fe为负极，电解质溶液为硝酸铁溶液CFe为正极，Zn为负极，电解质溶液为硫酸铁溶液DAg为正极，Fe为负极，电解质溶液为硫酸铜溶液例14燃料电池是目前正在探索的一种新型电池。它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能转化为电能直接转化为电能，目前已经使用的氢氧