修改高中化学必修2第二章第二节化学能与电能

关键
燃烧
本质
氧化还原反应
本质
氧化剂与还原剂之间发生电子的转移
引起
旧键断裂和新键形成、体系能量变化
化学能
？
电能
化学能
电能 ？（看书P35页第二、三段，回答问题）
1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学 能要经过一系列能量转换才能转换为电能。 2、把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反 应在两个不同区域进行。 3、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从 氧化剂区域流向还原剂区域。
e
e
电子从负极流出 沿导线 流入正极 电流从正极流出 沿导线 流入负极 ④、根据离子的定向移动（内电路）
阳离子向正极移动 阴离子向负极移动
⑤根据离子方程式判断
+ 2+ Fe+2H =Fe +H 2
（在正极） （负极）
5.如何书写电极反应方程式
负极（锌片）： Zn －2e - = Zn 2+ 正极（石墨）： 2H++2e - = H2 ↑ 总反应: Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2 ↑ 负极（锌片）： Zn －2e - = Zn 2+ 正极（铜片）： Cu2+ + 2e - = Cu
总反应: Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu
电极反应方程式的书写方法
负极：较活泼金属（a）
电极反应：a-ne-=an+ (氧化反应)
正极：较不活泼金属或非金属（b）
电极反应： Cm+ + me- = C(还原反应)
小
结
由化学方程式书写电极反应式：
①找出发生氧化反应和还原反应的物质， 确定正负极反应的物质；
A Zn Cu
H+ SO42－ H+
2.Zn－Cu－H2SO4原电池的工作原理：
电极反应式：
Zn片： Zn －2e- = Zn2+
Cu片：2H++2e- = H2 ↑ （氧化反应） （还原反应） e－ 正极
（铜片在这里起传导电子的作用） 负极
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 电极反应总式：
2eZn + 2H+ == Zn2+ + H2↑
节约资源
化学电源的分类
类 型 含 义 示 例
一次电池
只能使用一次，不 酸（或碱）性锌-锰 能充电复原继续使 干电池、银-锌纽扣 用的化学电池 电池、锂电池 放电后能充电复原 铅蓄电池、镍-镉蓄 继续使用的化学电 电池、银-锌蓄电池 池 将燃料燃烧的化学 氢氧燃料电池、铝能直接转变成电能 空气燃料电池、熔 融盐燃料电池 的电池
4、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境， 化学物质的选择。
5、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。
[实验2-4] 实验探究
请将实验现象记录在课本P38表中：
现象
铜片 片
电流表
Cu片有气泡产生 Zn片表面没有气泡产生，锌片 溶解 电流表指针偏转
结论： 有电流产生
原电池原理 一、原电池 1、定义:把化学能转变为电能的装置.
学与问P41 电荷流向电流流向：
外电路：电子由负极流向正极， 负极 电流由正极流向负极 内电路：阴离子移向负极，阳离 子移向正极，电流由负 极流向正极
e－
正极
氧化还原反应 3、原电池化学反应本质：
负极：还原性相对较 强的材料 正极：还原性相对较 弱的材料
“负极出电子，电子回正极”
活泼金属→发生氧化反应→向外线路提供电子→原电池 的负极；不活泼金属（或石墨）→发生还原反应→接受 外线路提供的电子→原电池的正极。
“痛痛病”是因镉中毒引起的。
• 有关资料显示： • 一粒钮扣电池能污染60万升水（这 是一个人一生的用水量）。 • 一节一号电池埋在地里，能使１平 方米的土地失去使用价值 。
• 中国电池的年产量180多亿只，占 世界电池总产量的30％以上，年消 费量达70－80亿只，但回收率却不 足２％。
减少污染
氢氧燃料电池： 负极：
2H2＋4OH— －4e— ＝4H2O（氧化反应）
正极：
O2＋H2O＋4e—＝4OH—（还原反应）
总反应：2H2＋O2＝2H2O
其他电池
空气电池
废电池对环境的危害
• 电池中含有汞、镉、铅等有毒金属。随 意丢弃废电池会对环境造成严重的污染。
上世纪50年代，震惊世界的日本“水俣 病”就是因汞中毒引起的。
总反应：Zn +2NH4+= Zn2++ 2NH3+H2 2MnO2+H2=2MnO(OH) ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2 碱性锌-锰干电池、 其他干电池： 银-锌纽扣电池等 优点：携带方便
NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等
MnO2和C
普通锌-锰干电池的结构
缺点：电量小，污染大
4、镉镍电池
负极材料：Cd ，正极材料：涂有NiO2 ，电解 质：KOH溶液。反应式如下： 放电 NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 充电
5、锂电池
锂是密度最小的金属，用锂作为电 池的负极，跟用相同质量的其他金属作 负极相比较，使用寿命大大延长。
6、新型燃料电池
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 界输入，同时将电极反应产物不断排出电池
3、银锌电池
1970-1975, 开发了先进的银锌、镍镉电池技术。 19751983, 为美国海军生产潜水艇用银锌电池。 1979-1987,为 美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。 1998-1992, 为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。
正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金， 电解质溶液KOH。反应式为： 充电 2Ag+Zn(OH)2 Zn+Ag2O+H2O 放电
二次电池
燃料电池
绿色电池种种
迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、开发和已 投入使 用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池与镉镍电池有相 同的工作电压(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金储氢 材料作为 负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其 成为一种 绿色环保电池。 锂离子蓄电池系由碳作负极，嵌锂的金属氧 化物作 正极和有机电解质构成，其工作电压为36伏，因此一 个 锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。可充电碱 锰电池是在碱性锌锰原电池基础上发展起 来的，由于应用了 无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池 的电流放电 特性，而且能充电使用几十次至几百次。太阳能电池利用P— N结的光电效应，把太阳光能直接转换成电能，满足用户需要。 这种发电具有无需燃料、无污染、无 噪声、运行简单可靠、 减少维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源的地域 广泛采用。
直接从自然界取得的能源称为一次能源
水电站
电能是现代社会中应用最广 泛、使用最方便、污染最小的一 种二次能源，又称为电力。
一次能源经加工、转换得到的能源称为二次能源
火电站
一、化学能与电能的相互转化
化学能
燃烧
热能
蒸汽
机械能
发电机
电能
2、火力发电的化学深层本质分析
火力发电
过程
将化学能经一系列能量转化为电能
构成原电池的条件
★有两种活动性不同的金属（或非金属单 质）作电极 ★电极材料均插入电解质溶液中 ★两极相连形成闭合电路 ★能自发发生的氧化还原反应
4、原电池电极名称的确定方法
①根据电极材料的性质确定。 通常是活泼金属是负极，不活泼金属、碳棒、 化合物是正极。 ②根据电极反应特点确定。 失电子的反应→氧化反应→负极 得电子的反应→还原反应→正极 ③根据电子或电流流动方向（外电路）：
②利用电荷守恒分别写出电极反应式； ③验证：两电极反应式相加所得式子和 原化学方程式相同，则书写正确。
化学能与电能的相互转化
化学能
原电池 电解池
电能
二、发展中的化学电源
干电池 碱性电池
蓄电池 锂离子电池
燃料电池
1、干电池结构及电极反应原理 干电池
锌筒 （负极） 石墨棒 （正极）
负极：Zn – 2e- = Zn2+ 正极：2NH4++ 2e- = 2NH3+H2
2、铅蓄电池
负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4 正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O 总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O 其他蓄电池：镍-镉蓄电池、银-锌蓄电池等 优点：可反复使用 缺点：污染大