2011届高三二轮复习课件(浙江)：第9讲 化学能与电能的转化
化学能转化为电能 PPT课件
练习4、铁棒与石墨棒用导线连接后，浸入0.01mol/L的食 盐溶液中（其中已滴加有酚酞），可能出现的现象是
A．铁棒附近产生红色 √B．铁棒被腐蚀
C．石墨上放出氯气
D．石墨棒上放出氧气
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Zn A Cu Zn A Cu Fe A C(石墨) Zn A Cu
稀H2SO4 A
Zn A Zn
CuSO4 溶液 B
Fe A 陶瓷
稀H2SO4 C
Fe A Cu
稀H2SO4 D
Si A C(石墨)
稀H2SO4 E
CuSO4溶液 F
酒精 G
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稀H2SO4 H
3、原电池的工作原理:
• 外电路中：较活泼金属材料作____，_____
氧化 电 子 ， 发 生 _ _ _ _ 反 应 ； 较不活泼金属材料作____，_____
电子，发生____反应；
还原 电 子 从 _ _ _ _ 极 流 向 _ _ _ _ 极 。
正极
负极 得到
负
正
失去
正极 内电路中：电解质溶液内，阳离子向_____移动，阴离子向_____移动，使电流通 负极 过电解质溶液。电流从____极流向____极。
√D、银质首饰放置久了容易表面变暗
练习2、用铁片与稀硫酸反应制备氢气时，下列措施不能 使氢气生成速率加大的是
A、加热 √B、不用稀硫酸，改用98%的硫酸
C、滴加少量CuSO4溶液 D、不用铁片，改用铁粉
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练习3、炒过菜的铁锅没有洗净(含有NaCl),第二天便 会因为腐蚀出现红褐色的锈斑(Fe2O3·nH2O)试问:
化学能与电能的转化
化学能与电能的转化能量是物质存在的一种形式，可以在不同形式之间进行转化。
其中，化学能和电能是常见的两种能量形式。
化学能是指物质中所蕴含的储存能量，而电能则是指电荷在电场中所具有的能量。
化学能与电能之间的转化在我们日常生活中有着广泛的应用和重要的意义。
一、化学能转化为电能化学能转化为电能主要依赖于电化学反应。
电化学反应是一种将化学反应与电现象耦合起来的反应过程，通过控制电子的流动，将储存在化学物质中的能量转化为电能。
1. 电池的工作原理电池是一种能够将化学能转化为电能的装置。
常见的电池有原电池、干电池、锂电池等。
以干电池为例，通过化学反应将储存在干电池中的化学能转化为电能。
干电池中存在阴极、阳极和电解质三个部分。
化学反应导致电解质中出现电荷的不平衡，从而形成一个电场，使得电子在阴极和阳极之间流动，产生电流，最终将储存在化学物质中的能量转化为电能。
2. 燃料电池的应用燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，其工作原理类似于电池。
燃料电池通过将燃料（如氢气、甲烷等）与氧气在电解质中进行氧化还原反应，产生电流，将化学能转化为电能。
燃料电池具有高效、环保的特点，被广泛应用于汽车、航空航天等领域。
二、电能转化为化学能电能转化为化学能的过程主要通过电解反应实现。
电解反应是一种利用电能来促使化学物质发生氧化还原反应的过程，将电能转化为储存在化学物质中的能量。
1. 电解水电解水是将电能转化为化学能的经典例子。
在电解水中，通过外加电压使得水分子发生氧化还原反应，产生氢气和氧气。
在这个过程中，电能被转化为化学键的能量，从而储存在氢气和氧气分子中。
2. 光合作用光合作用是一种将光能转化为化学能的重要过程。
植物通过叶绿素等色素吸收太阳光的能量，将其转化为化学能，并储存在葡萄糖等有机物中。
这个过程中，光能被转化为化学键的能量，从而形成储存能量丰富的化学物质。
三、化学能和电能的应用与意义化学能和电能的转化在现代社会中有着广泛的应用，并具有重要的意义。
电能转化为化学能优秀课件
CuCl2溶液
（3）若把两极都换成C能 否使铜离子变成Cu?
观察实验
在一个U形管
中注入氯化铜
溶液，插入两
C
C
根石墨作电极， 接通直流电源，
观察U形管中
现象。
CuCl2溶液
实验现象
• 与电源正极相连的碳棒（阳极）有气泡生成， 且有刺激性气味，能使湿润的KI淀粉试纸变
蓝 －－Cl2
• 与电源负极相连的碳棒（阴极）上有一层红
电解精炼铜过程 中CuSO4溶液的 浓度基本不变
阳极： Cu－2e－＝Cu2+
比铜活泼的金 属杂质——以 阳离子形式留 于溶液中；比 铜不活泼的金 属杂质——形 成阳极泥
粗铜（含Zn、 Fe 等）
阳极： Cu -2e- = Cu2+
杂质比铜活泼的Zn、Fe等： Zn - 2e- = Zn2+ Fe - 2e- = Fe2+
（4）
实验现象
结论
钢钉和碳棒上通电后 有气泡产生
将钢钉上方收集到气 体靠近火焰，有爆鸣 声 碳棒上有黄绿色刺激 性气味的气体产生， 能使湿润的淀粉碘化 钾试纸变蓝
钢钉周围溶液变红色
通电后有气体物 质生成 有氢气生成
有氯气生成
有碱性物质生成
观察与思考
根据实验现象判断电极产物，并写出两极的电 极反应式及总的电解化学方程式。 阳阴极 极：：22CHl+—+－22ee——＝＝HC2l↑2↑ 总反应式：2NaCl+2H2O通＝电2NaOH+H2↑+Cl2↑
色的固体析出 －－Cu
• 溶液颜色变浅,说明C(Cu2+)浓度逐渐减小。
问题探究1
1. 通电前，氯化铜溶液中有哪些离子？运动情 况如何？
优秀课件高三化学复习课件：化学能转化为电能 (共25张PPT)
n+ M
+
ne
析氢腐蚀和吸氧腐蚀
发生的环境条件： 总反应： 正极的电极反应：
综合应用——异中求同
锂电池的比容量（单位质量电板材料所 能转换的电量）特别大，广泛应用于心脏 起搏器，一般使用时间可长达十年。电池 总反应可表示为：Li＋MnO2=LiMnO2 试回答：锂电池比容量特别大的原因 是 。锂电 池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为 什么这种电池不能使用电解质的水溶液。 请用化学方程式表示其原因 。
还原剂+氧化剂=氧化产物+还原产物
规律总结：
原电池是一个
（自或不自发）
的反应。 从反应类型来看，原电池反应是 一个 反应。 从能量转化上看，原电池将 能 转化为 能。
原电池的正极发生反应的物质是总
反应的 剂，发生了 反应。 负极发生反应的物质是总反应的 剂，发生 反应。 原电池中，外电路 导电，内电 路 导电。电子由 极移向 极。阳离子向 极移动。阴 离子向 极移动。
阴极反应： H2→2H++2e阳极反应：1/2O2 + 2H+ + 2e-→H2O 总反应： H2+1/2O2→H2O
3、熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC) 用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合 物作电解质，CO为阳极燃气，空气 与CO2的混合气为阴极助燃气.
阴极反应：O2 + 2CO2 + 4e-→2CO32阳极反应：2H2+2CO32→2CO2+2H2O+4e总反应： O2+2H2→2H2O
碱性燃料电池是以氢氧化钾或氢 氧化钠为电解质,导电离子是OH-
阴极：H2 + 2OH- = 2H2O + 2e阳极：1/2O2 + H2O + 2e- = 2OH总反应：H2 + 1/2O2 = H2O
化学能与电能的转化PPT
正极 负极
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 FeCl2
二、 原电池原理的应用：
1、比较金属的活动性强弱：
原电池中，一般活动性较强的金属为 极，活动性较弱的金属为 极。 【练习】把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫 酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b 相连时，a为负极；c、d相连时，外电路的电 流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡； b、d相连时，d极逐渐溶解，则四种金属的活 动性由强到弱的顺序为（ ）A、a>b>c>d B、a>c>d>b C、c>a>d>b D、b>d>c>a
实验探究形成原电池的条件
形成条件二：电极需插进电解质溶液中
实验探究形成原电池的条件
形成条件三：必须形成闭合回路
实验探究形成原电池的条件
形成条件四：必须存在自发的氧化还原反应
2.构成原电池的条件
(1)有活泼性不同的两个电极
(2)两电极都接触电解质溶液 （3）正极、负极、电解质溶液构成闭合回路
( 4 )在电极表面上能发生自发进行的氧化还原反应。
问题探究
你知道原电池的工作原理吗？ 能不能写出在两个电极上的离子反 应方程式？
3、原电池工作原理：
将氧化还原反应中还原剂失去的电子 经过导线传递给氧化剂，从而使氧化还原 反应分别在两个电极上进行。
失e，沿导线传递，有电流产生
负极
阳离子 电解质溶液
正极
阳离子
锌铜原电池原理
电极 材料 Zn片 电极反应 反应类型 原电池的 电极
（1）原电池腐蚀>化学腐蚀>有防护的腐蚀
（2）对同一金属来说，金属腐蚀的快慢：离 子浓度大的电解质溶液>离子浓度小的电解质 溶液>非电解质溶液 （3）活动性不同的两金属作电极时，活动性 差别越大，腐蚀越快
电能转化为化学能
表一：电解CuCl2 溶液现象
实验现象
阴极（连 电极上逐渐覆盖了一层红色固体，电极 接电源负 周围CuCl2 溶液绿色变深。 极）
阳极（连 电极上有气泡冒出，并且气体能使湿润 接电源正 的碘化钾淀粉试纸变为蓝色，电极周围 极） CuCl2 溶液绿色变浅。
电解CuCl2 溶液电反应式
• • • 2、写出电极反应式和电解反应方程式， 并注明电极反应类型。 阴极： Cu2++2e-=Cu 还原反应(Cu2+被还 原) 阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2 氧化反应(Cl-被氧 化) 电解总反应方程式：CuCl2 = Cu + Cl2↑
•电子流Biblioteka 方向表二：离子放电顺序分析
溶液中的离子 Cu2+ 、H+ 、Cl- 、OH有哪些？
向阴极移动的 Cu2+ 、H+ 离子有哪些？ 向阳极移动的 Cl- 、OH离子有哪些？ 优先在电极上 阳离子：Cu2+ 发生反应的离 阴离子：Cl子是谁？
电镀装置
祝你学习进步
再见
电能转化为化学能
厉庄高级中学 谢修波
电解反应实例
实例 电解水 电解食盐 水 电解熔融 氯化钠 电解熔融 氧化铝 被电解 物质 H2O 、 电解 产物 H2 、O2 化学方程式 2 H2O=2 H2↑+O2 ↑
NaCl 、 NaOH 、 2 NaCl + 2 H2O = 2 H2O H2 、Cl2 NaOH + H2↑+ Cl2↑ NaCl Na 、Cl2 2 NaCl=2 Na + Cl2↑ Al2O3 Al 、O2 2Al2O3 =4 Al+3 O2 ↑
化学能与电能的转化
化学能与电能的转化化学能与电能的转化1.世界能源结构的三次转变从历史上看，近二百年来世界能源结构经历了三次大转变。
18世纪60年代，英国的产业革命促使全世界的能源结构发生了第一次大的转变，这是因为蒸汽机的推广、冶金工业的发展以及铁路和航运的发达，无一不需要大量的煤炭。
以1920年为例，煤炭在当时的世界商品能源构成中占到87%。
第二次世界大战以后，世界能源结构发生了第二次大的转变，几乎所有工业化国家都转向石油和天然气。
一方面，同煤炭相比，石油和天然气的热值高，加工、转化、运输、储存和使用方便，效率高，而且是理想的化工原料；另一方面，迅速提高的社会和政府的环境保护意识也推动了这一转变。
1950年，世界石油能源消费已近5亿吨。
能源结构从单一煤炭转向石油和天然气，标志着能源结构的进步，对社会经济的发展起到了促进作用。
以矿物燃料为主体的能源系统对全球环境污染严重，说明原有的能源体系不可能长久地维持下去。
联合国1994年《能源统计年鉴》的数据表明，1993年世界能源储量的情况是：煤的可开采总量为10 633.68亿吨；原油和液化天然气储量为1 407.66亿吨；天然气可开采的储量为214.203万亿吨；铀矿的理论储量为3 646 542吨，水电理论装机容量为33 989 264万亿焦（耳）。
1993年固体燃料（主要指煤）的消费量为320 671.9万吨标准煤，液体燃料的消费量为407 425.3万吨标准煤。
目前，在世界一次能源总消费结构中，石油占39.9%，天然气占23.6%，煤炭占26.2%，水电和核电占10.1%。
从近几年的发展趋势看，煤炭的比例仍会有所下降，而石油、天然气、水电和核电都将有不同程度的增长。
按1993年的统计数据来推算，如果煤炭和石油的消费量按平均每年3%的速度递增，那么可以预计再过100多年它们就将消耗殆尽。
因此，20世纪末，世界能源结构开始了第三次大转变，即从石油、天然气为主的能源系统转向以核能、风能、太阳能等可再生能源为基础的可持续发展的能源系统。
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2H2O；C没有告
11
限时训练
1.(2010•长春市调研)用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、 AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U形管)构 成一个原电池(如下图)。以下有关该原电池的叙述正确
的是( )C
①在外电路中，电流由铜电
极流向银电极
②正极反应为Ag++e-
Ag
③实验过程中取出盐桥，
解得：m(NaOH)生成=3200 g=3.2kg m(溶液)增=1760 g=1.76kg Q=7.71×106C mNaOHmNaOH 故w(NaOH)= m溶液m溶液 =
1kg 3.2kg 10kg 1.76kg=0.357 9
答案：
Ⅰ.(1)电镀，Cu-2e-
Cu2+。
(2)铜的电解精炼，会。
B．通入氢气的电极为原电池的阴极
C．电解质溶液中的阳离子向通氯气的电极移动
D．通氯气的电极反应为Cl2+2e-
2Cl-
16
解析：利用原电池原理制备盐酸，通氢气一极作负极， 通氯气一极作正极，B错；D对原电池中的电解质溶液 中的阳离子向正极移动，即向通氯气的电极移动，C对； 由于氢气和氯气是两种气体，电极材料必须借助于石墨 电极，可用稀盐酸做电解质溶液，A对；因此，选B。
(1)阳离子交换膜，只允许溶液中的________通过(填下 列微粒的编号)。
①H2 ②Cl2 ③H+ ④Cl- ⑤Na+ ⑥OH(2) 写 出 阳 极 的 电 极 反 应 式 ：
7
________________________________________________
(3)已知电解槽每小时加入10%的氢氧化钠溶液10 kg， 每小时能收集到标准状况下氢气896 L，而且两边的水 不能自由流通。则理论上：
原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电 池反应相同
A．①② B．②③
12
C．②④ D．③④
解析：Cu作负极，Ag作正极。
负极：Cu-2e-
Cu2+；
正极：Ag++e-
Ag。在外电路中，电子由Cu电
极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以
①错。没有盐桥，原电池不能继续工作，③错。无
①电解后流出的氢氧化钠溶液的质量分数为 ______________________________________________ __________________________。
②通过导线的电量为____________。(已知NA=6.02 × 1023/mol，电子电量为1.60 × 10-19 C
Ⅱ.(1)③⑤
(2)2Cl--2e-
Cl2
(3)①35.7% ②7.71×106C
点评： 本题主要考查电化学中有关计算问题，此
类问题主要抓住得失电子守恒即可。
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【变式练习】 (2010•安徽)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体 为电解质传递H+，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：
2H2+O2
(2)若X为纯铜，Y为含有Zn、Ag、C等杂质的粗铜，则 该图所示意的是工业上常见的________________装置。 反应过程中，a溶液的浓度________发生变化(填“会”或 “不会”)。
Ⅱ.现代氯碱工业常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部 分，以避免电解产物之间发生二次反应。上右图为电解
槽示意图。
2H2O，下列有关说法正确的是( ) D
A．电子通外电路从b极
流向a极
B．b极上的电极反应式为
：O2+2H2O+4e-
4OH-
C．每转移0.1 mol 电子，
消耗1.12 L的H2 D．H+由a极通过固体酸电解质传递到b极
解析：首先明确a为负极，这样电子应该是通过外电路由a极流
向b极，A错；B选项反应应为O2+4e-+4H+ 知标准状况。
考点二 电化学中有关计算
【例2】(2010•南昌二模)Ⅰ.用下左图所示装置实验，U 形管中a为25 mL CuSO4溶液，X、Y为电极。
(1)若X为铁，Y为纯铜，则该装置所示意的是工业上常 见 的 ________ 池 ， 阳 极 反 应 式 为 ________________________________________________6 。
8
解析：Ⅱ.(1)阳离子交换膜，就是只允许阳离子通过，所以
H+、Na+可以通过。 (3)m(NaOH)原=10kg×10%=1kg 在阴极区，H+放出，但又有Na+移来，引起阴极区增重， 所以有：
228 2H9 .642LLO→= Hm22～N a42O0NgHaO H=～2增m重2 22g(N=a-H2)～6.转02移1 20 e2 -3Q 1.61019C
H2+O2--2e正确。
H2O，C项错。D项中以O2-参与反应，
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3.(2010•青岛联考)工业上利用氢气在氯气中燃烧，所
得产物再溶于水的方法制得盐酸，流程复杂且造成能量
浪费。有人设想利用原电池原理直接制备盐酸的同时，
获取电能，假设这种想法可行，下列说法肯定错误的是
()
B
A．两极材料都用石墨，用稀盐酸做电解质溶液
4.(2010•安庆市高三联考)镁及其化合物一般无毒(或
低毒)、无污染，镁电池放电时电压高而平稳，因而越
来越成为人们研制绿色原电池所关注的重点。有一种
镁原电池的反应为：
xMg+Mo3S4
MgxMo3S4。在镁原电池放电时，
下列说法错误的是( ) C
A．Mg2+向正极迁移
B．正极反应为：Mo3S4+2xe-
论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反
应，④对。
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2.固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物作为电解质， 这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过，其工 作原理如图所示。下列关于固体燃料电池的有关说法正确的
是( ) D
A．电极b为电池负极，
电极反应式为O2+4e-
2O2-
B．固体氧化物的作用是让电子在电池内部通过
C．若H2作燃料气，接触面上发生的反应为
H2+2OH--2e-
2H2O
D．若C2H4作燃料气，接触面上发生的反应为
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C2H4+6O2--12e-
2CO2+2H2O
解析：据判断电极的方法可知，充入燃料气的a极为
负极，A项错。电子不会在内电路移动，B项错。若燃
料气为H2，其负极反应中不会有OH-参与反应，因电 解质是氧化物，应是O2-参与反应：