1、第二節(jié) 化學(xué)能與電能蒸汽電能水能風(fēng)能石油天然氣原煤二次能源二次能源2001年我國(guó)發(fā)電總量構(gòu)成圖一.化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能燃燒反應(yīng)是否是氧化還原反應(yīng)？氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)又是什么？燃燒反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是氧化劑與還原劑之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，引起化學(xué)鍵的重新結(jié)合，伴隨體系能量的變化。能否將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能？分別把鋅片和銅片插入到稀H2SO4中, 觀察現(xiàn)象。鋅片上有氣泡,銅片上沒(méi)有氣泡Zn+ 2H+ Zn2+ + H2【實(shí)驗(yàn)一】再用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來(lái)，觀察銅片上有無(wú)氣泡產(chǎn)生？在導(dǎo)線中間接入一個(gè)電流表，觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)? A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

2、轉(zhuǎn)。導(dǎo)線中有電流通過(guò)電子流動(dòng).【實(shí)驗(yàn)二】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：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。 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)原電池電極材料現(xiàn)象電子得失電極反應(yīng)原電池的電極Zn片Cu片總的離子反應(yīng)方程式失得Zn2e- Zn2+2H+ 2e- H2負(fù)極正極Zn+ 2H+ Zn2+ + H2有氣體產(chǎn)生Zn片溶解3）電子流動(dòng)的方向如何？電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片4）電流的方向如何？電流由銅片經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片5）硫酸溶液中的陰、

3、陽(yáng)離子應(yīng)該怎樣運(yùn)動(dòng)？為什么？H+向Cu片定向移動(dòng)；SO42-向Zn片定向移動(dòng)；保證電解質(zhì)溶液中“電荷守恒”。1）電流計(jì)指針為什么會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)？2) 鋅片的質(zhì)量有無(wú)變化？溶液中C(H+)如何變化？外電路：電子由負(fù)極正極， 電流由正極負(fù)極。內(nèi)電路：陰離子移向負(fù)極， 陽(yáng)離子移向正極； e電子流向、電流流向：負(fù)極負(fù)極正極正極小結(jié)1）兩種活潑性不同的金屬(或?qū)щ姺墙饘? 作電極。3）兩極相連形成閉合回路。2）電極材料均插到電解質(zhì)溶液。 （負(fù)極在電解質(zhì)溶液中能夠輸出電子。）4）有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)3、原電池的構(gòu)成條件判斷原電池正、負(fù)極的方法1、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

4、的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極2、根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷：電流是由正極流向負(fù)極；電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極。3、根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來(lái)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)。 【思考與討論】請(qǐng)結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。1、電解液： 。2、電極材料： 正極 ，負(fù)極 。3、電極反應(yīng)式 ：負(fù)極: .正極: . 1、電解液： 硫酸銅、氯化銅、硝酸銅等可溶性銅鹽溶液 2、電極材料： 負(fù)極：鐵， 正極：銅、石墨或比鐵不活潑的其他金屬Fe 2e- = Fe2+Cu2+ + 2e- = Cu 練習(xí)

5、判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請(qǐng)說(shuō)明理由；若是，請(qǐng)指出正負(fù)極名稱(chēng)，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式.( () )( () )()()2H+2e-H2負(fù)極：總反應(yīng)：正極：Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2()()()()負(fù)極：正極：總反應(yīng)：正極：負(fù)極：總反應(yīng)：Zn2e-Zn2+2H+2e-H2Zn+2H+Zn2+H2Fe2e-Fe2+Cu2+2e-CuFe+Cu2+Fe2+CuFe+CuSO4Cu+FeSO4 ( () )()()負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Zn2e-Zn2+Cu2+2e-CuZn+Cu2+Zn2+Cu或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu( () )()()負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Fe2e-

6、Fe2+2H+2e-H2Fe+2H+ Fe2+H2或 Fe+H2SO4FeSO4+H22.如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是3.試將下列兩個(gè)氧化還原反應(yīng)分別設(shè)計(jì)成兩個(gè)原電池. . Zn + 2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag. .2Fe3+Fe=3Fe2+( D )( D )( ZnAgNO3C )( FeFe2(SO4)3C )A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定B. 保持平衡狀態(tài)；C. 鐵圈向下傾斜；D. 銀圈向下傾斜；設(shè)計(jì)一套原電池裝置 若兩個(gè)電極分別插在兩個(gè)西紅柿上呢？空氣電池鋰電池二、化學(xué)電源

7、干電池鋅錳干電池 隨著用電器朝著小型化、多功能化發(fā)展，對(duì)電池的發(fā)展也提出了小型化、多功能化發(fā)展的要求。 體積小、性能好的堿性鋅錳電池應(yīng)運(yùn)而生。這類(lèi)電池的重要特征是電解液由原來(lái)的中性變?yōu)殡x子導(dǎo)電性更好的堿性，負(fù)極也由鋅片改為鋅粉，反應(yīng)面積成倍增大，使放電電流大幅度提高。鉛蓄電池鋰電池 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(zhǎng)。新型燃料電池 燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時(shí)，不斷從外界輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池電極:Zn為負(fù)極,碳棒為正極電解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊 另有黑色的MnO2粉末，吸收正

8、極產(chǎn)生的H2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。電極方程式：負(fù)極(Zn):Zn2e-Zn2正極(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = Mn2O3+2NH3+H2O鋅筒鋅筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通鋅普通鋅- -錳干電池的結(jié)構(gòu)錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等1、鋅錳干電池已知：PbSO4難溶于水Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O 負(fù)極：Pb + SO42- - 2e-= PbSO4正極：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O2、鉛蓄電池電極：Pb為負(fù)極, PbO2為正極.電解液: 30%的H2SO4溶液電極:Pt制作的惰性

9、電極反應(yīng)原理:a.電解質(zhì)溶液:KOH溶液負(fù)極:正極: 總反應(yīng)：b.電解質(zhì)溶液: HCl (鹽酸)負(fù)極 : 正極:總反應(yīng)： 2H2+4OH4e-4H2OO22H2O 4e-4OH 2H2O22H2O2H2-4e-=4H+O2+4H+4e- =2H2O2H2O22H2O3、氫氧燃料電池電極為金屬鉑，在兩極分別通入甲烷和氧氣。電解質(zhì)為KOH電極反應(yīng)：負(fù)極： 正極： 總反應(yīng)式:電解質(zhì)為稀硫酸電極反應(yīng)：負(fù)極： 正極： 總反應(yīng)式:CH4 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+O2 + 4H+ + 4e- = 2H2OCH4 + 2O2 = CO2 + 2H2OCH4 + 10OH- 8e- = CO

10、32- + 7H2OO2 + 2H2O + 4e- = 4OH-CH4 + 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3H2O4、甲烷燃料電池課堂小結(jié)1.根據(jù)Zn+Cu2+=Zn2+Cu的反應(yīng)原理設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，當(dāng)Zn為負(fù)極時(shí)，正極可以選用的金屬材料是( ) A.鎂 B.石墨 C.鋁 D.鉛2.用鋅片、銅片和硝酸銀溶液組成的原電池，正極上發(fā)生的反應(yīng)是( ) A.2H+2e-=H2 B.Zn-2e-=Zn2+C.2H2O+4e-+O2=4OH- D.Ag+e-=Ag DD課堂練習(xí)3.一個(gè)原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+ =Cu+Zn2+，該反應(yīng)的原電池的正確組成是( )A.正極：鋅，負(fù)極：銅，電解質(zhì)溶液：氯化銅溶液 B.正極：銅，