y化学能与电能讲课用

电极反应式 发生的反应
原电池正负极
负极 正极
Zn-2e-=Zn2+
氧化反应
2H++2e-=H2↑ 还原反应
Zn+2H+=Zn2++H2↑（两个电极反应之和）
一、化学能转化为电能 2.原电池
（4）原理： 外电路： 负极e→正极 内电路： 阳离子→正极 阴离子→负极
e -→
↑
e↓
e⊕
_
这样整个电路构成了闭合回路，带电粒 子的定向移动产生电流
实验探究:形成原电池的条件
可以
结论：
其中
有两种活泼性不同的金属
（或一种是非金属导体）作电极 较活泼的金属作负极 较不活泼的金属、石墨等作正极
实验探究:形成原电池的条件
不可
结论： 两极相连形成闭合电路
实验探究:形成原电池的条件
不可
结论： 电极材料均浸入的是电解质溶液
实验探究:形成原电池的条件
铅蓄电池结构
（1）铅蓄电池
汽车用蓄电池
（2）镍－镉碱性蓄电池 P38 （3）新一代可充电的绿色电池—— 锂离子电池
特点：高能电池，电压高，质量轻， 贮存时间长等。
用途：电脑、手表、心脏起搏器等。
3、燃料电池
氢氧燃料电池： 负极：
2H2＋4OH— －4e— ＝4H2O（氧 化反应）
正极：
O2＋H2O＋4e—＝4OH—（还原反 应）
一、化学能转化为电能
2.原电池 回忆思考：通过以上实验想想原电 池是由哪几部分组成的，构成原电 池的条件又有哪些
组成：两电极、导线、电解质溶液以及容器 电极有关-----相同的电极材料 导线有关-----切断导线 电解质溶液有关-----非电解质
构成条件猜想：
实验探究:形成原电池的条件
不可
结论： 有两种活动性不同的金属作电极
实验二 将铜片和锌片用导线连接插
G
Zn Cu
入稀硫酸溶液中，观察现象并解释原因。 现象： Zn片逐渐溶解但无气泡； Cu片上有气泡（H2）；电 流计指针偏转。
稀H2SO4
解释：
？
【分析与讨论】 指针偏转，说明电路中有电流通 过，说明发生了电子定向移动。 Zn 比Cu活泼，用导线连在一起时，Zn片 失去的电子（ Zn－2e－ = Zn2+）变成Zn2+ 进入溶液，电子经导线流向Cu片， 溶液中 的H＋由于电场作用下移向Cu片得电子被还 原成H2（2H+＋2e－ = H2 ↑）
例1： 铜.锌.稀H2SO4组成的原电池
电极反应式:
负极(Zn): Zn -2e- = Zn2+ (氧化反应)[电极本身失去电子]. 正极(Cu): 2H++2e- = H2 ↑ (还原反应)[电解质溶液中的阳离子得电子]. 注: 得失电子相等, 总反应式:两式相加
2H++ Zn= H2↑ + Zn2+ 或 Zn+ H2SO4=ZnSO4+H2 ↑
Fe A C(石墨) Zn
A
Cu
稀H2SO4

Zn A Zn
√
A
CuSO4 溶液
Fe A Cu
√
B
√
C
稀H2SO4
稀H2SO4 D
Si A C(石墨)
稀H2SO4
酒精
稀H2SO4
E
F
G
二、发展中的化学电源
干电池
碱性电池
蓄电池 锂离子电池
燃料电池
二、发展中的化学电源
1、干电池
常见的化学电池是锌锰电池 负极（锌）： Zn－2e—＝Zn2＋（氧化反应） 正极（石墨）： 2NH4＋＋2e—＝2NH3↑＋H2↑（还 原） 干电池
氢氧燃料电池结构
总反应：2H2＋O2＝2H2O
小结
化学电池的反应本质是 ——氧化还原反应 化学能
化学电池 氧化还原反应
电能
1、原电池原理； 2、原电池形成条件； 3、电极反应式的书写。
u
不可
结论： 一个自发进行的氧化还原反应
2.原电池
（5）原电池组成条件 两极一液一连线
① 两种活泼性不同的金属（或其中一种为能 导电的非金属，如“碳棒”）作电极 其中较活泼金属为负极。较不活泼金属（或 非金属）为正极（正极一般不参与电极反应， 只起导电作用）；特殊AI-Mg-NaOH是Al作负极 ② 电解质溶液 ③ 形成闭合回路 ④ 能自发地发生氧化还原反应
（6）原电池原理的应用 ①制作化学电源 ②加快反应速率：
例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一 般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。
③判断金属活动性的强弱
④揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。
钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电 池反应而使钢铁遭到腐蚀
Zn A Cu
Zn A Cu
负极——较活泼金属发生氧化反应，流出 电子 正极——较不活泼金属上发生还原反应， 某些物质得到电子 • 反应本质：氧化还原反应
• 能量变化：化学能→电能
【归纳小结】 判断原电池正、负极的方法 1、由组成原电池的两极材料判断： 一般是活泼的金属为负极 活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极 2、根据电流方向或电子流动方向判断： 电流是由正极流向负极； 电子流动方向是由负极流向正极。 3、根据原电池两极发生的变化来判断： 原电池的负极总是失电子发生氧化反应， 正极总是得电子发生还原反应。 4、电极反应现象． 不断溶解，质量减少为负极；有气体产生, 或质量增加或不变为正极
随着用电器朝着小型 化、多功能化发展的要求， 对电池的发展也提出了小 型化、多功能化发展的要 求。
体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而 生。这类电池的重要特征是电解液由原来的 中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由 锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电 电流大幅度提高。
2、充电电池
充电电池又称二次电池，它 在放电时所进行的氧化还原 反应，在充电时又逆向进行， 使生成物恢复原状，如此充 放电可循环进行，至一定周 期后终止。
例2
C
H2SO4
（可以）
（不可以）
（不可以）
（不可以）
原电池的组成要素和基本原理
• 原电池——将化学能转变为电能的装置 • 组成要素： 电极 负极：较活泼金属 正极：较不活泼金属 或能导电的非金属 电解质溶液：作反应介质，提供离子
导线：连接两极，形成闭合回路
原电池的组成要素和基本原理
• 原电池的原理：
2 化学能与电能
电能（电力）：二次能源
一次能源和二次能源
一、化学能转化为电能
1 火力发电原理及过程
思考：火力发电的过程能量是怎样转化的？ 机械能 燃烧 蒸汽 发电机 电 化学能 热 能 （涡轮机） （燃料） 能
a.我国煤炭资源丰富,廉价方便.
b.电能清洁安全,又快捷方便.
a.排出大量的温室效应气体. b.有废气可能导致酸雨 c.废料废水
d.储量有限
e.能量转换效率低
化学能
一 步 到 位
？
电 能
思考：假设你是电力工程师，面对这 些巨大的浪费，你会如何应对呢？
a、改进火力发电
b、研究新的发电方式 就是尝试将化学能直接转化为电能， 就像电池。其好处就是减少中间环节能 损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源， 更方便。
化学能 电能 ？ 燃烧是使化学能转化为电能的关键
一、化学能转化为电能
2.原电池
（1）定义：将化学能直接转变成电能的装 置，称为原电池 （电源） 负极：电子流出（或电流流进） （2）规定： 正极： 的一极 电子流进（或电流流出） 的一极
一、化学能转化为电能
2.原电池
（3）电极反应：
电极材料 Zn片 Cu片 总的离子反应方程式
Zn A Cu
稀硫酸
1、燃烧的本质？
氧化还原反应
2、氧化还原反应的本质是什么？
电子的转移
3、电子是如何转移的？
还原剂把电子转移给氧化剂
实验一
将铜片和锌片分别插入稀硫
酸溶液中，观察现象并解释原因。
Zn
Cu
现象： Zn片上有气泡 （H2）， Zn片逐溶 解；Cu片无明显现 象。 解释：
稀H2SO4
Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑