資源簡介

(共27張PPT)
第六章 化學反應與能量
第一節 化學反應與能量變化
課時2 化學反應與電能
太陽能發電
風力發電
核能
地熱能發電
水力發電
生物質能
潮汐能發電
火力發電
獲取電源的途徑
書P36
火力發電的弊端：
1.煤炭是不可再生資源。
2.燃燒產生污染性氣體。
3.能量損耗大。
蒸汽
化學能
熱能
機械能
電能
燃燒
發電機
直接？
探究把化學能直接轉變為電能的裝置？
電流是怎樣產生的？
什么反應中有電子的轉移？
電子定向移動
氧化還原反應
鋅和稀硫酸反應的化學方程式的單線橋
Zn+2H+=Zn2++H2 ↑
2e-
什么方法可使Zn與H+分開，從而讓電子定向移動呢？
書p36實驗6-3
實驗一
鋅片表面有氣泡，
銅片無明顯變化
實驗二
銅表面出現大量氣泡
鋅表面也有氣泡。
實驗三
銅片上：有氣泡
鋅片上：逐漸溶解
電流表：指針偏轉
原電池
1.定義：將___________轉變成___________的裝置叫做原電池。
化學能
電能
A
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
正極
負極
e－
2.本質：氧化反應和還原反應分別在兩個不同的區域進行。
鋅片：
銅片：
負 極
正 極
Zn－2e－ = Zn2+
2H+＋2e－ = H2↑
(氧化反應)
(還原反應)
3.電極：
正極：
電子流入的電極
發生還原反應
負極：
電子流出的電極
氧化反應
外電路：
Cu
Zn
-
-
-
Zn2+
H+
H+
Zn－2e－=Zn2+
2H++2e－=H2↑
氧化反應
還原反應
負極
正極
陽離子
陰離子
SO42-
發生溶解
產生氣泡
電子流向: 負極 導線 正極
電流方向: 正極 導線 負極
內電路：
外電路
內電路
4.工作原理
負氧正還
陽離子向正極移動；陰離子向負極移動
注意：電子不下水，離子不上岸
(4) 有自發進行的氧化還原反應
(1) 一般是兩個活潑性不同的電極
(2) 電解質溶液
(3) 構成閉合回路
5. 原電池的構成條件
×
√
√
×
×
×
下列裝置是否可以構成原電池？
1. 下列敘述正確的是（ ）
①原電池是把化學能轉化成電能的一種裝置
②原電池的正極發生氧化反應，負極發生還原反應
③能自發進行的氧化還原反應可設計成原電池
④碳棒不能用來作原電池的正極
⑤反應Cu＋2Ag＋==Cu2＋＋2Ag可以自發進行
A.①③⑤ B.①④⑤ C.②③④ D.②⑤
A
6. 原電池正負極的判斷方法
電極材料
反應類型
電子流向
電極現象
離子移向
負極
正極
較活潑金屬
較不活潑金屬或
能導電的非金屬
氧化反應
還原反應
電子流出
電子流入
e-
不斷溶解
質量減小
電極增重或
有氣體產生
陰離子移向
陽離子移向
稀硫酸
3. 如圖所示，電流計指針發生偏轉，同時A極質量減少，B極上有氣泡產生，C為電解質溶液，下列說法錯誤的是(　　)
C
A.B極為原電池的正極
B.A、B、C可能分別為Zn、Cu、稀鹽酸
C.C中陽離子向A極移動
D.A極發生氧化反應
原電池應用：（1）加快氧化還原反應的速率
例：純鋅、粗鋅(含雜質銅)與HCl反應哪個快？
（2）比較金屬活動性的強弱
例: 有兩金屬a、b，用導線相連后移入稀H2SO4 中，能溶解的金屬活動性較_ __，表面出現較多氣泡的金屬活動性較_ __。
強
弱
D
5.（自己設計原電池）一個電池反應的離子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu，
請判斷以下能否形成原電池，如果能形成，負極是哪一極？
稀硫酸
Al
Mg
A
氫氧化鈉
Al
Mg
A
稀硝酸
Fe
Cu
A
濃硝酸
Fe
Cu
A
稀硫酸
硫酸銅
Zn
負極：Al —3e -+4OH-=Al(OH)4-
正極： 2e-+2H2O= H2↑+ 2OH―
總反應： 2Al+2OH―+6H2O=2Al(OH)4-+3H2↑
負極：Cu —2e -=Cu2+
正極: 2H++NO3- +e-= H2O+NO2↑
總反應： Cu+4H++2NO3-=Cu2++2H2O+2NO2↑
寫出下列原電池中的電極反應和總反應
①Cu︱FeCl3溶液︱Pt
②Zn︱AgNO3溶液︱Cu
負極：Cu —2e -=Cu2+ 正極： Fe3++e-=Fe2+
負極：Zn —2e -=Zn2+ 正極： Ag++e-=Ag
課堂練習
總反應： Cu +2Fe3+=Cu2+ +2Fe2+
總反應： Zn +2Ag+= Zn2++2Ag
常見的化學電源
一次電池
二次電池
燃料電池
鋅錳干電池
鉛酸蓄電池
可充電、放電
氫氧燃料電池
甲烷燃料電池
常見的化學電源
1.干電池(一次電池)
Zn為負極，碳棒為正極
NH4Cl糊、MnO2糊
電極方程式：
負極(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋
正極(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+2NH3↑+H2O
鋅錳干電池（酸性）
電極:
電解液：
總反應:Zn+2MnO2+2NH4+ = Mn2O3 + 2NH3↑+H2O+Zn2+
總反應方程式-負極反應=正極反應（一定要保證總反應轉移電子數和負極反應轉移電子數相同）
2.二次電池也叫充電電池
化學能 電能
充電
放電
充放電轉化反應條件不同不是可逆反應。
是可逆反應嗎？
2.鉛酸蓄電池（二次電池，又叫可充電電池）
正極：
負極：
電解質溶液：
鉛(Pb)
二氧化鉛(PbO2)
稀硫酸
Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
總反應：
Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- 2PbSO4 + 2H2O
放電
充電
寫電極反應不僅要考慮極上反應，也 要考慮極周圍的反應
鋰離子電池：
負極：Li － e- ==Li+
正極：MnO2 ＋ e -== MnO2-
優點:質輕、比能量高、高工作效率、高使用壽命
（無水電解液）
某種鋰離子電池的總反應式Li+MnO2=LiMnO2
3.燃料電池
將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑(如氧氣）的化學能直接轉化為電能的電化學反應裝置
具有清潔、安全、高效等特點。
燃料電池的能量轉化率可以達到80%以上。
原理
優點
與其他電池的區別
反應物不儲存在電池內部，由外設設備提供燃料和氧化劑
A
Pt
(-)
Pt
(+)
正極室
負極室
隔膜
電解質溶液
H2
O2
酸性電解質 堿性電解質
負極反應
正極反應
總反應 2H2 + O2 ＝ 2H2O 2H2－4e—＝ 4H+
O2 ＋4H+ ＋4e—＝ 2H2O
2H2＋4OH—－4e—＝ 4H2O
O2＋2H2O＋4e— ＝ 4OH—
3.燃料電池
CH4 +10OH- －8e- = CO32-+7H2O
2O2+8e-+4H2O = 8OH-
寫出甲烷燃料電池（CH4-O2-KOH溶液）的電極反應式
負極：
正極：
課堂練習

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