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1、第二节第二节 化学能与电化学能与电能能一、化学能转化为电能 电能是现代社电能是现代社会中应用最广泛、会中应用最广泛、使用最方便、污染使用最方便、污染最小的一种二次能最小的一种二次能源，又称为电力。源，又称为电力。（一）、火电（一）、火电2001年我国发电总量构成图年我国发电总量构成图估计在估计在2050年火电仍居首位年火电仍居首位火电，又称为火电，又称为火力发电。那火力发电。那么，火究竟是么，火究竟是如何转化为电如何转化为电？ 化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机1、火电的原理分析。、火电的原理分析。2、火力发电的化学深层本质分析、火力发电的化学深层本质分
2、析燃烧燃烧氧化还原反应氧化还原反应氧化剂与还原剂之间发生电子的转移氧化剂与还原剂之间发生电子的转移火力发电火力发电将化学能经一系列能量转化为电能将化学能经一系列能量转化为电能旧键断裂和新键形成、体系能量变化旧键断裂和新键形成、体系能量变化过程过程关键关键本质本质本质本质引起引起3、火力发电的利弊分析。、火力发电的利弊分析。思考思考1：火力发电有何利与弊？：火力发电有何利与弊？燃料燃烧转化为电能后，社会燃料燃烧转化为电能后，社会中应用最广泛、使用最方便。中应用最广泛、使用最方便。利弊产生二氧化硫和氮的氧化物，产生二氧化硫和氮的氧化物，导致空气污染，也会造成酸雨，导致空气污染，也会造成酸雨，破坏生
3、态环境；会产生二氧化破坏生态环境；会产生二氧化碳，会使地球的温室效应恶化。碳，会使地球的温室效应恶化。能量的转化效率低能量的转化效率低.化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机（原）电池（原）电池定义：定义：将化学能转变成电能的装置叫做原将化学能转变成电能的装置叫做原电池。电池。二、原电池电极电极材料材料现象现象电子电子得失得失电极反应电极反应原电池原电池的电极的电极ZnZn片片CuCu片片总的离子反应方程式总的离子反应方程式失失得得ZnZn2e2e- - ZnZn2+2+2H2H+ + + 2e+ 2e- -H H2 2负极负极正极正极Zn+2HZn+2H+
4、 +ZnZn2+2+H+H2 2有气有气体产体产生生ZnZn片片溶解溶解锌铜原电池原理锌铜原电池原理负极出电子，电子回正极负极出电子，电子回正极原电池反应的本质是原电池反应的本质是: 氧化还原反应。氧化还原反应。较活泼较活泼金属金属较不活较不活泼金属泼金属负负 极极正正 极极发生氧化反应发生氧化反应发生还原反应发生还原反应e-I I电子流出，电流流入电子流出，电流流入电子流入，电流流出电子流入，电流流出原电池的原电池的电极：电极： 原电池形成条件：原电池形成条件： 两种活泼性不同的金属（或其中一种两种活泼性不同的金属（或其中一种为能导电的非金属，如为能导电的非金属，如“碳棒碳棒”）作电极。）作
5、电极。 电解质溶液电解质溶液 形成闭合电路形成闭合电路 能自发地发生氧化还原反应能自发地发生氧化还原反应两极一液一连线两极一液一连线 原电池原理的应用：原电池原理的应用：制作化学电源：各种电池制作化学电源：各种电池加快反应速率：加快反应速率： 例如例如:实验室制实验室制H2时，由于锌太纯，反应一时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。以加快反应速率。判断金属活动性的强弱判断金属活动性的强弱揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。 因为钢铁中含有碳，可与因为钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，组成原电池，发生原电池反应而使
6、钢铁遭到腐蚀。发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀。判断原电池正、负极的方法判断原电池正、负极的方法由组成原电池的两极材料判断：由组成原电池的两极材料判断：一般是活泼的金属为负极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活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极根据电流方向或电子流动方向判断：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流是由正极流向负极电子流动方向是由负极流向正极电子流动方向是由负极流向正极根据原电池两极发生的变化来判断：根据原电池两极发生的变化来判断：失电子的反应失电子的反应氧化反应氧化反应负极负极得电子的反应得电子的反应还原反应还原反应正极正极实践活动实
7、践活动自制电池自制电池水果电池。如下图：水果电池。如下图：1、铜片和锌片用导线连接后插入稀铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中硫酸中,锌片是锌片是( ) 极极 2、在用锌片、在用锌片,铜片和稀硫酸组成的铜片和稀硫酸组成的原电池装置中原电池装置中,经过一段时间工作经过一段时间工作后后,下列说法中正确的是下列说法中正确的是( )A、锌片是正极锌片是正极,铜片上有气泡产生铜片上有气泡产生B、电流方向是从电流方向是从 锌片流向铜片锌片流向铜片C、溶液中硫酸的物质的量减小溶液中硫酸的物质的量减小D、电解液的电解液的pH保持不变保持不变 负负C二、发展中的化学电源二、发展中的化学电源空气电池空气电池锂电池锂
8、电池(1)干电池的构造是什么样的干电池的构造是什么样的?(2)干电池的负极和正极分别是什干电池的负极和正极分别是什么么?电解质溶液又是什么电解质溶液又是什么?(3)干电池使用久了会发生什么现干电池使用久了会发生什么现象象?思考题思考题1、干电池干干电电池池 上图是锌锰干电池上图是锌锰干电池负极负极:Zn- 2e- =Zn2+正极正极(C):2NH4+ 2e- =2NH3+2H2 体积小、性能好的碱性锌锰电池应运体积小、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，负极也由的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也
9、由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。流大幅度提高。(1)什么叫做充电电池什么叫做充电电池?铅蓄电池的构铅蓄电池的构造是什么样的造是什么样的?(2)铅蓄电池负极和正极分别是什么铅蓄电池负极和正极分别是什么?电解质溶液又是什么电解质溶液又是什么?(3)废旧电池是否应该回收废旧电池是否应该回收?为什么为什么?2、充电电池铅蓄电池铅蓄电池负极负极:Pb+SO42-2e-=PbSO4正极正极:PbO2+4H+SO42- +2e-=PbSO4+2H2O总反应总反应:Pb+PbO2+2H2SO4= PbSO4+2H2O放电放电锂电池锂电池 锂锂是是
10、密度最小的金属，用锂作为电密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。负极相比较，使用寿命大大延长。3 3、燃料电池、燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池界输入，同时将电极反应产物不断排出电池(1)(1)碱性介质碱性介质正负两极正负两极都是铂电极或活性炭电极，有催化性能都是铂电极或活性炭电极，有催化性能电解液电解液一般为一般为40%的的KOH溶液溶液2H2 + 4OH-4e- 4H2O 正极：正极：O2+2H2O+4e- 4OH- 2H2 + O2 2H2O电池总反应式：电池总反应式：负极：负极：有水生成有水生成. .电解质溶液的电解质溶液的PHPH将变小将变小（2 2）酸性介质）酸性介质正负两极正负两极仍是铂电极或活性炭电极，有催化性能仍是铂电极或活性炭电极，有催化性能电解液电解液为为H2SO4等时等时负极：负极：2H2 -4e- =4H+正极：正极：O2+4H+4e- =2H2O总反应式：总反应式： 2H2+O2 =2H2O有水生成有水生成. .电解质溶液电解质溶液的的pHpH将增大将增大
