化学必修二化学能与电能

一次能源： 直接从自然界取得的能源。
如：风力、原煤、天然气、石油、流水。
二次能源：
一次能源经过加工、转换得到的能源。 如：电力，蒸汽。
一、化学能与电能的转化： （一）火力发电：
2001年我国发电总量构成图
火电站工作原理示意图
化学能
燃烧
热能
蒸汽
机械能
发电机
电能
思考与交流 火 力 存 发 在 电 有 优 什 点 么 优 存 点 在 和 缺 缺 点 点
我国煤炭资源丰富，廉价方便 电能清洁安全 快捷方便、节省时间 煤炭资源毕竟有限、非可再生 排出大量温室效应气体 可能导致酸雨并且有废气
有一定局限性 能量转化效率低 问：如何把化学能直接转化为电能呢？
【实验一】分别把锌片和铜片插 入到稀H2SO4中,观察现象。
锌片：产生大量的气泡
铜片：无明显现象
【实验二】再用导线把锌片和铜片 连接起来，观察铜片上有无气泡产 生？
放电之后不能充电 （1）一次性电池： 内部的氧化还原反应是不可逆的 （2）普通锌锰电池：
1.干电池
Zn-2e- =Zn2+ 负极？ Zn 2MnO2+2NH4++2e正极？ C =Mn2O3+2NH3+H2O 电解质： NH4Cl 缺点： 使用寿命短，易泄漏
（3）碱性锌锰电池： 负极？ Zn Zn-2e-+2OH- =Zn(OH)2 2MnO2 + 2H2O + 2 e- = C 正极？ 2MnO（OH） + 2OH－ 电解质： KOH 优点: 使用寿命长，不易泄漏 （4）应用：卡式录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等
练习
有A、B、C、D四种金属分别浸入稀 H2SO4中，A、B产生气泡缓慢而C、D产生气 泡较激烈；把A、B两种金属用导线连接后浸入 稀H2SO4中，气泡从A金属表面析出，把C、D 两种金属用导线连接后浸入稀H2SO4中组成原 电池，电流由C→D，根据实验现象，可知A、 B、C、D四种金属的活动性顺序。
跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命 延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿 命长。
3、燃料电池——高效、环境友好的化学电池
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电 能的化学电池。 它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极， 活性炭电极等。 (例如：H2和O2的燃料电池，CH4和O2的燃料电池)
（根据电子流动 电子流入的极 ——正极 方向）
宏观判断：方法四
较活泼的电极材料 ——负极 ①根据电极材料
②根据原电池电极 发生的反应
较不活泼的电极材料——正极 发生氧化反应的极 ——负极
发生还原反应的极 ——正极 质量增加的电极 ——正极 ③根据电极增重还是减重 工作后 质量减少的电极 ——负极 ④根据电极有气泡冒出： 工作后，有气泡冒出的电极为正极
D＞C＞B＞A
二、发展中的化学电源：
碱性电池
蓄电池
干电池
锂电池
干电池是一种伏打电池,利用 某种吸收剂(如木屑或明胶) 使内含物成为不会外溢的糊 状。常用作手电筒照明、收 音机等的电源。
（1）普通锌锰干电池 酸性锌锰干电池是最早进入市场的实用电池 优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。
（不可以）
（可以）
（不可以）
原电池的形成条件 （1）能自发地发生的氧化还原反应：
（2）电解质溶液： 参与电极反应或构成内电路 （3）两导体作电极：
①活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导 体石墨），与电解质溶液反应的活泼金属为负极。 ②两不活泼的导体－石墨或Pt等。（燃料电池电极）
①电极和电解质溶液 ②两电极上分别有还原剂和氧化剂（燃料电池）
锂离子电池
锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。 特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。
用途：现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机、手表、 心脏起搏器等低功耗电器的主流。
笔记本电脑专用电池
发展中的电池
锂电池（有机溶剂电解液）
负极：2Li-2e—=2Li+ 正极：I2+2e—=2I— 总反应：2Li+I2=2LiI
化学反应中的能量变化 第二节 化学能与电能
学习目标： 1.掌握原电池的形成条件，理解原电池的工作原理； 2.能够正确地判断原电池的两极，能够正确地书写电极反应及总反 应; 3.了解常见化学电源的种类及特点，能够认识和书写几种新型电池 的电极及电极反应。
能源：
流水
风力
石油
电力
原煤
天然气
蒸汽
能源的分类：
负极 正极 负极 正极
2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4e- + 4H+ = 4H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4e- + 2H2O = 4OH2H2 - 4e- +4OH- = 4H2O O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
中性
负极 碱性（KOH）
（记这个）
正极
(∨)
(∨ )
负极： Zn－2e-＝Zn2+
正极： 2H++2e-＝H2↑
总反应：Zn+2H+＝Zn2++H2↑
3.判断下面装置是否可以组成原电池，如果 可以请写出电极反应和总反应。
负极： Fe－2e
-
＝Fe2+
正极： 2Ag++2e- ＝2Ag 总反应： Fe + 2Ag+ = Fe2+ + 2Ag
4.原电池本质
氧化还原反应 ①反应类型。 负极发生氧化反应，正极发生还原反应。 ②电子的移动方向。 从负极流出，经导线流向正极。 ③离子的移动方向。 阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
探究形成原电池的条件： 第一组实验
（可以）
（可以）
（不可以）
第二组实验
（可以）
第三组实验
1、干电池
碱性电池
（2）碱性干电池 电解液:酸性 NH4Cl→碱性KOH （离子导电性更好） 负极：锌片→锌粉（反应面积成 倍增长，使放电电流大幅度提高） 优点：比能量和储存时间有 所提高，适用于大电流和连 续放电 碱性电池是个人音响、照相机 等地首选电源。
二、发展中的化学电源
[课本P39]、[设计P43]
充电
2PbSO4+2H2O
②镍镉充电电池：
镍 镉 电 池
负极： Cd 正极： NiO(OH) 电解质： KOH 具有残留性记忆，可重复使用500次以上，体积小； 优缺点：
但镉有致癌作用,如不回收，会产生严重污染
应用：
广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、 电动剃须刀等
镉有致癌作用，有被镍氢电池取代的趋势。
(4) 形成闭合回路。
（两电极用导线连接，或接触。）
下列装置是否能构成原电池？
Cu Zn Ag
酒精
H2SO4溶液
∨
H2SO4溶液
Zn
Cu
Zn 盐桥
Cu
ZnSO4溶液
CuSO4溶液 Fe Cu
∨
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
练习：
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.
现象
铜片 铜片上有气泡产生 锌片逐渐溶解，不 锌片 产生气泡 电流 电流表指针发生偏 表 转
（二）原电池 1.概念：将化学能直接转变为电能的装置
I
e－
负极 Zn
A
正极 Cu
H+ SO42－H+
2.原电池的电极反应：
锌片： Zn - 2e- = Zn2+ (负极)
+ + 2e- = 2H 铜片： (正极)应：2H2 + O2 =2H2 O
通入的气体在电极表面放电，电池只是作为一个反应器。 与其它电池区别：反应物不是储存在电池内。 用途：氢氧燃料电池目前已应用于航天、军事通讯、 电视中继站等领域
*氢氧燃料电池的电极反应
介质
酸性
（H2SO4）
电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
一定要会判断：酸性有H+ (肯定没OH- ）； 碱性有OH- (肯定没 H+ ）
⑵甲烷氧气燃料电池 该电池用铂片插入KOH溶液中作电极，在两极 上分别通甲烷和氧气 负极： CH4+10OH——8e—=CO32—+7H2O
正极：
2O2+4H2O+8e—= 8OH—
放电总反应式： CH4+ 2O2+2KOH =K2CO3 +3H2O
【小结】
一.原电池：把化学能转化为电能的装置
二.原电池的构成：
1.可自发发生的氧化还原反应 2.两个电极 3. 内部有离子导电体（通常是电解质溶液）
4.形成闭合电路
三.原电池的工作原理：
四.原电池正负极的判断方法：
设计原电池： 练习1：Zn片,Ag片,AgNO3溶液为组装材料，设 计原电池。 练习2:利用下述反应：2FeCl3+Fe=3FeCl2设计一个 原电池装置。①画出装置图；②标明电极材料和 电解质溶液；③写出电极反应式。 （先写出离子反应） 负极（Fe):2Fe - 2e- = Fe2+ 正极（C): 2Fe3++2e- = 2Fe2+
充电
放电：化学能转化为电能 负极？
充电：电能转化为化学能 电解质？
正极？
铅蓄电池：
放电时:
正极材料是 PbO2 负极材料是 Pb 电解质是 。 H2SO4 ，
负极：