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1、第十三讲第十三讲 化学能与电能的转化及能源的综合利用一、原电池的概念原电池是将化学能转化为电能的装置。二、铜锌原电池的原理及电极反应式1.铜锌原电池的工作原理典例典例1下列关于原电池的叙述中正确的是()A.原电池是将电能转变为化学能的装置B.原电池负极发生的电极反应是还原反应C.原电池在工作时其负极不断产生电子并经外电路流向正极D.原电池工作时在电解质溶液中电子从正极流向负极C解析:原电池是将化学能转变为电能的装置,A项错误。原电池负极失去电子发生氧化反应,B项错误。原电池在工作时其负极不断产生电子并经外电路流向正极,在电解质溶液中靠离子定向移动,C项正确、D项错误。三、原电池的构成条件1.电
2、极:电极的活泼性必须不同。如:(1)两种活动性不同的金属;(2)一种金属与一种非金属导体(如石墨);(3)相同的惰性电极(如石墨或Pt),但吸附了不同的气体(如氢氧燃料电池的正、负极分别是惰性材料吸附了氧气和氢气)。2.具有电解质溶液。3.形成电流回路:电极间用导线连接,电极材料均插入电解质溶液中。4.原电池反应一般是能自发进行的氧化还原反应。典例典例2下列可以形成原电池的是()A解析:选项B中电极材料都是锌,活泼性相同,不能形成原电池;选项C中蔗糖是非电解质,其溶液不导电,不能形成原电池;选项D中,电解质溶液不连通,不能形成原电池。五、太阳能、生物质能和氢能的利用1.太阳能开发利用的途径和方
3、式(1)光热转换:太阳辐射能加热物体而获得热能。如:太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳能等。(2)光电转换:太阳能集热器吸收热能使水转化为水蒸气,再驱动汽轮机发电;利用光电效应,将太阳辐射能直接转化为电能。如:太阳能电池等。(3)光化学能:利用太阳光提供的能量发生化学变化。如:利用太阳能和催化剂将水分解制氢气。(4)光合作用:大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用。2.生物质能的利用途径(1)生物质能:植物及其加工产品所贮存的能量。(2)生物质能的利用方式。热化学转换。使生物质在一定条件下发生化学反应,产生热值较高的可燃性气体。如:在汽化炉内加热固体生物质,同时通入空气或水蒸气,或者隔绝空
4、气高温加热生物质,使之发生复杂的化学变化,产生可燃气体。3.氢能(1)氢能的三大优点。热值高:是等质量汽油完全燃烧放出热量的3倍多;来源广:原料是水,资源不受限制;无污染:产物是水,是最理想的“绿色能源”。(2)氢能产生方式。电解水制氢气,方法简单,无污染,但消耗大量电能,成本高。在光分解催化剂存在下,在特定装置中利用太阳能分解水制氢气。利用蓝藻等低等植物和微生物在阳光作用下使水分解释放出氢气。(3)氢气的贮存、运输解决办法:贮氢合金。(4)氢能利用的途径。以液氢作为火箭的燃料。用高压氢气、氧气制作氢氧燃料电池。典例典例3为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染,同时缓解能源危机,科学家正致力于用下图所示构想利用太阳能制取氢能并进行综合利用。有关说法不正确的是()A.H2O的分解反应和氢气燃烧互为可逆反应B.氢能源的关键之一在于研究出容易实现使水分解产生氢气的反应条件C.2molH2O具有的总能量低于2molH2和1molO2的总能量D.氢气不易贮存和运输,贮氢合金是解决该问题的有效方法A解析:H2O的分解反应和氢气的燃烧反应条件不同,不互为可逆反应,A项错误。氢能源的综合利用要解决两方面的问题:研究出容易实现使水分解产生氢气的反应条件;氢气的贮存和运输,B、D两项正确。氢气燃烧是放热反应,2molH2O具有的总能量低于2molH2和1molO2的总能量,C项正确。
