1、第二章化学反应与能量第二节 化学能与电能一、化学与能源火电81.2水电17.6其它1.2 2001年我国发电总量构成2006年我国发电总量构成燃烧化学能热能蒸汽机械能发电机电能火电站工作原理图火力发电的利与弊：利：1、我国煤炭资源丰富廉价方便;2、电能清洁安全，又快捷方便，节省时间。弊：1、排出大量温室效应气体（CO2）和废气（SO2），能导致酸雨;2、产生废渣（有毒金属和致癌化合物）、废液;3、能量转化效率低。交流与讨论思考：假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？a、改进火力发电b、研究新的发电方式方式之一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
2、效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。思考如何将化学能直接转化为电能，进而提高资源的利用率呢？意大利科学家伏打于1799年研究并发明了世界上第一个电池伏打电池 你知道吗实验探究1Cu稀硫酸Zn稀硫酸现象反应离子方程式将Zn插入稀硫酸将Cu插入稀硫酸有气泡产生无明显现象Zn+2H+=Zn2+H2 CuZnA稀硫酸CuZn稀硫酸将Zn和Cu用导线相连，插入稀硫酸中，观察Cu上有何现象？为什么会出现这样的现象，你的猜想是什么？怎么证明你的猜想？原电池1.概念:利用氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置。Zn-2e-=Zn2+2H+2e-=H2 Zn+2H+=Zn2+H2 负极 正极 还原反应 氧化反
3、应 2.电极反应电极材料Zn片Cu片总的离子反应方程式电极反应式 发生反应的类型原电池的电极稀硫酸CuZnACu 稀H2SO4 Zn 负极：活泼性较强；电子流出；失电子的；发生氧化反应的；电流(经外电路)流进；电流(经内电路)流出；阴离子移向；质量减轻的 正极：活泼性较弱(或能导电的非金属)；电子流入；得电子的；发生还原反应的；电流(经外电路)流出；电流(经内电路)流入；阳离子移向；有气泡放出的 3、多角度认识正负极电子流向和电流流向 Zn稀H2SO4 Cu 电子流向：负极正极内电路电流流向：负极正极内电路外电路外电路“电子不下水离子不上岸”4、表示方法()Zn H2SO4 Cu(+)Z 盐酸
4、 X X 盐酸 Y Z 盐酸 Y X 盐酸W W发生还原反应 e-X、Y、Z、W为四种金属电极，试将它们按照金属性由强到弱排列；并判断第四个原电池中正负极。练习：观察：电流计指针是否偏转。AD实验探究2稀硫酸稀硫酸乙醇硫酸铜溶液ZnAZnAZnCuACuZnB 不偏转不偏转不偏转AZnCuC偏转5、形成原电池的条件：注意：必须有一个自发进行的氧化还原反应。1有两种活动性不同的导体做电极；3构成闭合回路。2两个电极插入电解质溶液中；格林太太是位漂亮、开朗、乐观的女士。当她开怀大笑的时候，人们可以发现她一口洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的这是她富有的标志；另一颗是不锈钢的这是一次车祸后留
5、下的痕迹。化学家们发现了什么？你能为格林太太开个药方吗？令人百思不得其解的是，自从车祸后，格林太太经常头痛、夜间失眠、心情烦躁医生搅尽了脑汁，格林太太的病情仍未好转思考与讨论：DZnAlAZnCuCZnCuAA1.请判断下图能否构成原电池，若能，指出正负极，并写出电极反应式。稀硫酸稀硫酸B乙醇稀硫酸ZnZnCuZnACuCl2CuZnAH2SO4CuZnACuSO4FeZnAHCl2.一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+Cu,该反应的的原电池正确组合是（）ADCB（）（）（）（）（+）（+）（+）（+）C3.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
6、、b相连时，a为负极；c、d相连时，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，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()Aa b c d Ba c d b Cc a b d Db d c a B4.请判断下列原电池的正负极：Mg NaOH Al“强正负弱看环境”稀H2SO4（1）MgNaOHAlCu Zn 稀H2SO4（2）Cu 浓硝酸 Fe（3）Cu Ag AgNO3（4）Cu Ag AgNO3（5）练习：写出电极反应式及总反应式稀H2SO4（1）Zn C 稀硫酸(2)Zn Cu CuSO4(3)MgNaOHAlAl Cu 浓HNO3(4)判断正负极，并写
7、出相应的电极反应式：Zn Fe CuSO4MgNaOHAlZn稀HClCCu浓HNO3Fe复习6、原电池反应的利与弊 加快反应速率进行金属活泼性强弱判断造各种电池金属因发生原电池反应而腐蚀如粗Zn与稀硫酸反应比纯Zn快，如加入硫酸铜也可加快反应速率 7、根据氧化还原反应设计原电池()()()Fe+2FeCl3=3FeCl2Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2二、化学电源(一)干电池-一次性电池负极（锌筒）：Zn-2e-Zn2+正极（石墨棒）：2NH4+2e-2NH3+H2H2+2MnO2Mn2O3+H2OZn2+4NH3Zn(NH3)42+总反应：2Zn+4MnO2+4NH4Cl=Zn
8、(NH3)4Cl2+2Mn2O3+ZnCl2+2H2O（-）Zn|NH4Cl|C（+）1、铅蓄电池：(-)Pb|H2SO4|PbO2(+)正极负极(Pb)：Pb+SO42-2e-PbSO4正极(PbO2)：PbO2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2O Pb+PbO2+4H+2SO42-2PbSO4+2H2O(二)充电电池(二次电池)二、发展中的化学电源总反应式：思考：若转移2 mol e-,消耗多少H2SO4？PH咋变？负极板质量呢？特点：可逆向进行，即充电；电解液PH增大2、锂电池(了解)特点：“绿色”；容量大；电解液中不能有水(三)燃料电池二、发展中的化学电源原理：将燃料和氧化剂
9、(如:O2)反应所放出的化学能转化为电能。两极材料：惰性材料，只具导电性。反应物不储存在电池内部，外加提供燃料和氧化剂。两极判断：通入燃料气的一极负极通入O2或空气的一极正极导电介质：可以是电解质溶液，也可以是新型的导离子介质。高效、环境友好。有关燃料电池的几点说明：负极：2H2+4OH-4e-4H2O 正极：O2+4e-+2H2O 4OH-总反应式:2H2+O2 2H2O(-)H2|OH-|O2(+)(三)燃料电池(-)H2|H+|O2(+)负极：2H2-4e-4H+正极：O2+4e-+4H+2H2O总反应式:2H2+O2 2H2O 碱性/中性：O2+4e-+2H2O 4OH-酸性：O2+4
10、e-+4H+2H2O 燃料电池电极反应式的写法：总式正极负极正极写法：1、氢氧燃料电池：(三)燃料电池(-)CH4|H+|O2(+)负极：CH4-8e-+2H2O 8H+CO2正极：2O2+8e-+8H+4H2O总反应式:CH4+2O2 CO2+2H2O(-)CH4|OH-|O2(+)负极：CH4-8e-+10OH-7H2O+CO32-总反应式:CH4+2O2+2OH-CO32+3H2O正极：2O2+8e-+4H2O 8OH-注意：燃料电池总反应式一般为燃烧方程式(去“点燃”);但当生成物有后续反应时，加和后续反应.2、甲烷燃料电池：写出CH4O燃料电池的总反应式和电极反应式写出CxHy燃料电
11、池的总反应式和电极反应式练习：讨论1、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充放电过程可以表示为：在此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）A、Ag B、Zn（OH）2 C、Ag2O D、Zn（1994年全国高考试题）D讨论2、人造地球卫星用到一种高能电池银锌蓄电池，其电池的电极反应为：Zn+2OH2e=ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH。据此判断氧化银是（）A、负极，并被氧化B、正极，并被还原C、负极，并被还原D、正极，并被氧化B讨论3、已知锌电池发生的电极反应式为：锌片：Zn+2OH-2eZnO+H2O，石墨：H2O+(1/2)O2+2e2OH-，据此，下列判断中正确
12、的是（提示：ZnO为两性氧化物）（）A、反应一定是在酸性溶液进行B、反应过程中电解溶液pH值一定变大C、反应过程中，OH-向负极移动D、反应过程中，溶液pH值变小C、D讨论4、氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应是：据此判断下列叙述正确的是（）A、电池放电时，电池负极周围溶液pH不断增大B、电池放电时，镍元素被氧化C、电池充电时，氢元素被还原D、电池放电时，H2是负极（1999年全国高考试题）C、D讨论5、有人用铂作电极，KOH溶液作电解液，又从两电极分别通CH4和O2，形成燃料电池，该电池中通入甲烷的铂为极，发生的电极反应是，该电池工作时（放电）反应的总化学方程式是，电池工作时溶液的pH值将变。负CH4+10OH-8e-CO32-+7H2O CH4+2O2+2OH-CO32-+3H2O 变小