天津南开中学高中化学讲义

一次能源：直接从自然界取得的能源为一次能源如：流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等二次能源：一次能源经加工转换得到的能源成为二次能源如：电力、蒸汽等一.化学能与电能的相互转化火力发电水力发电风力发电等81.2%17.6%1.2%化学能热能机械能电能燃烧蒸汽发电机氧化还原反应氧化还原反应的本质是氧化剂与还原剂之间发生电子转移过程，电子转移引起化学键的重新组合生成新物质，同时伴随着体系能量的变化，将化学能转换为电能。将化学能转换成电能的装置原电池工作原理：——原电池原电池的工作原理锌(负极)

电子流向与电流方向总反应

方程式：铜(正极)

电子流向：负极（Zn)外电路正极（Cu）电流方向：正极（Cu）

外电路负极（Zn）Zn－2e－＝Zn2+(锌板溶解,发生氧化反应)2H++2e－＝H2↑（铜板出气泡,发生还原反应)Zn+H2SO(稀)=ZnSO4+H2↑CuZn硫酸Ae-e-负极正极电极反应离子方程式：Zn+2H+=Zn2++H2↑电解质溶液失e-，沿导线传递，有电流产生溶液中阳离子负极正极活泼金属阳离子原电池工作原理图示：较活泼金属较不活泼金属或非金属或金属氧化物

原电池的构成条件通常情况下：

①电极构成：两种活泼性不同的金属（或一种金属和另一种非金属导体；或金属和金属氧化物）②电解质溶液；③电极用导线相联构成闭合回路；

④存在自发的氧化还原反应试一试1、判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(∨)2H++2e-＝H2↑负极：总反应离子

方程式：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑⑤④(∨)(∨)负极：正极：总反应

方程式：正极：负极：总反应离子

方程式：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++Cu1965年冬天，在湖北省望山楚墓群中，出土了传说中的越王勾践剑。越王勾践剑的含铜量约为80%-83%、含锡量约为16%-17%。该剑出土时插在髹漆的木质剑鞘内。这座墓葬深埋在数米的地下，墓室四周用白膏泥填塞，其下部采用的还是经过人工淘洗过的白膏泥，致密性更好。加上墓坑上部填土夯实，墓室几乎成了一个密闭的空间。墓处在现代荆州附近的漳河二干渠上，地下水位较高，该墓的墓室曾经长期被地下水浸泡，地下水酸碱性不大，基本上为中性，这从该墓出土的大量精美的漆木器保存情况较好而得到证实。让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两千多年的历史长河，但剑身几乎不见锈斑。它千年不锈的原因到底是什么呢？千年不锈之谜在古代墓葬中，青铜器发生锈蚀的途径一般说来有这样几条：在潮湿的条件下，有空气或氧气存在时，发生锈蚀，生成铜盐；在潮湿的条件下与贵重金属(如金、银等)接触，产生电化学腐蚀；与硫或含有硫的物质接触，生成铜的硫化物等。

她的病因是什么？

*格林太太,漂亮、开朗、乐观，身体健康，脸上有着“永恒的微笑”。只是她在开怀大笑的时候，人们才可以发现她一口整齐而洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的—这是格林太太富有的标志；另一颗是不锈钢做的—这是一次车祸后留下的痕迹。令人百思不解的是，打从车祸以后，格林太太经常头痛，夜间失眠，心情烦躁……能为她开一个处方吗？Zn化学电池的反应本质：氧化还原反应化学能电能化学电池(原电池)氧化还原反应二.发展中的化学电源1.干电池(锌锰电池)最早使用的化学电池，它是一种一次性电池放电之后不能充电(内部的氧化还原反应是不可逆的)。电池在使用过程中，锌会逐渐溶解。干电池结构图：在电池的负极Zn变成了Zn2+，在电池的正极NH4+变成了NH3而MnO2变成Mn2O3，电子从负极出发经过外电路到正极，电灯亮了。开关闭合后变化与现象：工作原理：（电解质溶液NH4Cl酸性）负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+正极（石墨）：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O总反应：Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O为了延长电池寿命和提高性能将电池内的电解质换成湿的KOH，并在结构上做一改进，制成碱性锌锰电池。Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O离子方程式：碱性锌锰干电池用KOH溶液代替NH4Cl作电解质电池的比能量和放电电流得到显著提高负极(Zn)Zn–2e-+2OH-=Zn(OH)2正极(C)2MnO2+2e-+H2O=Mn2O3+2OH-

总反应：Zn+2MnO2+H2O=Mn2O3+Zn(OH)22.充电电池充电电池又称二次电池工作原理：放电时(接用电器)电池内进行氧化还原反应化学能电能(释放)充电时(接直流电源)电池内逆向进行氧化化原反应

电能化学能(储存)最早使用的充电电池铅蓄电池构造：用含Sb5%～8%的Pb、Sb合金铸成隔板，在隔板上分别填充PbO2和Pb,二者充有1.25-1.28g/cm3的H2SO4液为电解质溶液。工作原理电源时(放电)负极(Pb)Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极(PbO2)PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O总反应：

Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O蓄电时(充电)Pb接电源负极PbSO4+2e-=Pb+SO42-PbO2接电源正极PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H++SO42-总反应2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4镍镉充电电池封闭式、体积小、寿命长。电池结构负极：Cd正极：NiO(OH)电解质：KOH废弃的镍镉电池会严重污染环境负极(Cd)Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2正极[NiO(OH)]2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-总反应：Cd+2NiO(OH)+2H2O==Cd(OH)2+2Ni(OH)2放电充电镍氢原电池负极H2+2OH--2e-=2H2O正极2NiO(OH)+2H2O+2e-

=2Ni(OH)2+2OH-总反应：H2+2NiO(OH)=2Ni(OH)2高能电池—锂电池(微型电池)由金属锂和碳及氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中组成的电解液工作原理：负极(Li)10Li-10e-=10Li+正极(C)4SOCl2+10e-=8Cl-+SO42-+3S总反应：10Li+4SOCl2=8LiCl+Li2SO4+3S最轻的充电电池锂离子电池是新一代可充电的绿色电池3.燃料电池(1)氢氧燃料电池(酸性条件)H2e-e-e-H2O+++负极酸性电解液-e-O2(空气)

H+H2O++++正极------工作原理负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4e-+4H+=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O氢氧燃料电池(碱性条件)金属铂(Pt)和活性炭(C)插入KOH溶液，分别通入H2、O2工作原理：负极:2H2-4e-+4OH-=4H2O正极:

O2+4e-+2H2O=4OH-总反应：

2H2+O2=2H2O(2)甲烷(CH4)燃烧电池用金属铂插入KOH溶液中，分别通入CH4、O2工作原理负极

CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O正极

2O2+4H2O+8e-=8OH-总反应：

CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O4.铝—空气—海水电池负极(Al)4Al-12e-=4Al3+正极(C)3O2+12e-+6H2O=12OH-总反应：4Al+3O2+6H2O=

4Al(OH)35.钮扣式电池(银-锌电池