《化学能与电能》课件1

第二节化学能与电能,科学视野,按利用能源的形态（直接利用或加工）分类：一次能源和二次能源。,一次能源：煤炭、石油、天然气、水力、风能、柴草、太阳辐射、地热、核燃等等料,二次能源：电能、蒸汽、汽油、煤气、液化气、氢能、沼气、火药、水煤气等,火电站,一次能源经加工、转换得到的能源称为二次能源,二次能源,导入新课,前一节我们探讨的主要是化学能转化为热能问题，那么物质的化学能能否转化为电能，若能转化，又是如何转化？,一、化学能转化为电能,利用煤、石油、天然气等自然界蕴藏极为丰富的化石燃料来发电称为火力发电。,2001我国发电总量构成图,1、火力发电,（1）火力发电工作原理示意图,（2）火力发电的缺点：,产生烟尘和废气，造成空气污染；SO2形成酸雨；CO2加剧温室效应；煤炭储量有限，是非再生能源；经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低。,（3）火力发电的化学深层本质分析,燃烧,氧化还原反应,氧化剂与还原剂之间发生电子的转移,火力发电,将化学能经一系列能量转化为电能,旧键断裂和新键形成、体系能量变化,过程,关键,本质,本质,引起,质疑,氧化剂与还原剂直接接触进行反应时，化学能转化为热能，再进过一系列能量转换环节才能转化为电能。这样能源利用率低。可不可以使氧化还原反应释放的能量不通过热能而直接转变为电能呢？,思考与交流,1、要使氧化还原反应释放的能量不通过热能而直接转变为电能，所要解决的第一问题是什么？,2、若将氧化反应与还原反应分开在不同区域进行，那么，怎样假设桥梁使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域，同时形成电流？,3、怎样知道所架设的桥梁中有电子流过？,实验24：用锌片、铜片、稀硫酸、烧杯、电流表、导线等按要求完成实验。,铜片上无气泡,锌片上有气泡,铜片上有气泡,锌片溶解,电流表指针偏转,：把化学能转化成电能的装置,原电池,2、原电池,（1）定义,（氧化反应）,（还原反应）,（Zn）：Zn2e-=Zn2+,（Cu）：2H+2e-=H2,（铜片在这里起传导电子的作用）,电极反应式：,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,电极总反应：,ZnCuH2SO4原电池的工作原理：,负极,正极,（2）原电池工作原理,：电子由负极流向正极，,电子与电流流向：,学与问,：阴离子移向负极，阳离子移向正极，,外电路,内电路,（3）原电池中电极的名称,：电子流出的一极发生氧化反应,：电子流入的一极发生还原反应,负极,正极,电流由正极流向负极。,电流由负极流向正极。,通过刚才的实验我们可以体会到,化学能在原电池装置中可以直接转化为电能,那么,符合什么条件的装置才能构成原电池呢?,实验探究:构成原电池的条件,实验探究形成原电池的条件,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、金属氧化物等,形成条件一：,实验探究:形成原电池的条件,形成条件二：,电极材料均浸入电解质溶液中,实验探究:构成原电池的条件,形成条件三：,必须形成闭合回路,实验探究:构成原电池的条件,一个自发进行的氧化还原反应,u,2H+Zn=H2+Zn2+,形成条件四：,（4）构成原电池的条件,(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）能自发进行的氧化还原反应。,下列各装置能否形成原电池反应？,X,X,X,练习：,你能为她开一个药方吗？,（5）如何书写电极反应方程式,负极：Zn-2e-=Zn2+,正极：Cu2+2e-=Cu,总反应:Zn+Cu2+=Zn2+Cu,负极：Cu-2e-Cu2+,正极：2Ag+2e-=2Ag,NaCl溶液,负极：,2Fe-4e-=2Fe2+,正极：,O2+2H2O+4e-=4OH-,NaOH溶液,请判断右边原电池的正、负极？并写出电极反应式,负极：2Al+8OH-6e-=2AlO2-+4H2O,正极：6H2O+6e-=6OH-+3H2,练习：利用Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。,负极：Cu-2e-Cu2+,正极：2Fe3+2e-2Fe2+,（6）原电池原理的应用,加快反应速率,例如，实验室制H2时，可加入少量CuSO4以加快反应速率。,判断金属活动性的强弱,在一个原电池中作负极的金属比作正极的金属活泼,金属溶解的一极比冒出气体或金属附着的一极的金属活泼性要强,制作化学电源,二、发展中的化学电源,负极：Zn-2e-Zn2+,正极：2MnO2+2NH4+2e-Mn2O3+2NH3H2O,负极：Zn+2OH-2e-Zn(OH)2,正极：2MnO2+2H2O+2e-MnO(OH)+2OH-,Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2,碱性锌锰电池,2、充电电池（又称二次电池）,（1）铅蓄电池,负极：Pb+SO42-2e-PbSO4,正极：PbO2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2O,镍镉电池的负极为金属镉(Cd)，正极为NiO(OH)，电解液为KOH溶液。,负极：Cd2OH-2e-Cd(OH)2,正极：2NiO(OH)2H2O2e-2Ni(OH)22OH-,(2)镍镉可充电电池,锂离子充电电池,锂亚硫电池：它使用金属(Li)和石墨作电极，金属锂(Li)作负极，四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)组成的电解质溶液中，亚硫酰氯(SOCl2)也作正极反应物。,总反应式：8Li3SOCl26LiClLi2SO32S,锂离子充电电池,总反应：2H2+O22H2O,负极：2H2-4e-=4H+,正极：O2+4H+4e-=2H2O,酸性氢氧燃料电池,总反应：2H2+O22H2O,负极：2H24OH-4e-4H2O,正极：O22H2O4e-4OH-,碱性氢氧燃料电池,银锌蓄电池：正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解液为KOH溶液。,其他电池,空气电池,废电池对环境的危害,电池中含有汞、镉、铅等有毒金属。随意丢弃废电池会对环境造成严重的污染。,上世纪50年代，震惊世界的日本“水俣病”就是因汞中毒引起的。,“痛痛病”是因镉中毒引起的。,有关资料显示：一粒钮扣电池能污染60万升水（这是一个人一生的用水量）。一节一号电池埋在地里，能使平方米的土地失去使用价值。,中国电池的年产量180多亿只，占世界电池总产量的30以上，年消费量达7080亿只，但回收率却不足。,在Cu-Z