化学能与电能化学能与电能 既然选择了远方便只顾风雨兼程。1讲课课件一次能源一次能源直接从自然界取得的直接从自然界取得的能源能源 如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等二次能源二次能源一次能源经加工一次能源经加工转换得到能源转换得到能源 如电力、蒸汽等2讲课课件 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。3讲课课件我们身边的电器4讲课课件资料：资料：19901990至至20022002年我国人均耗电量变化年我国人均耗电量变化我国人均耗电量在逐年上升！我国人均耗电量在逐年上升！5讲课课件一、电能的来源一、电能的来源火电火电81.2水电水电17.6其它其它1.21.22001年我国发电总量年我国发电总量构成构成2006年我国发电总量年我国发电总量构成构成6讲课课件化学能化学能 机械能机械能火电站的工作原理火电站的工作原理火电站的工作原理火电站的工作原理 蒸汽机蒸汽机发电机发电机 煤炭煤炭 热能热能 电能电能 燃烧设备燃烧设备1、化学能转化成电能的工作系统、化学能转化成电能的工作系统7讲课课件【思考与交流】燃料燃烧转化为电能后，社会中应用最燃料燃烧转化为电能后，社会中应用最广泛、使用最方便。广泛、使用最方便。电能清洁安全电能清洁安全,又快捷方便又快捷方便.8讲课课件1.煤炭是非可再生资源，会造成能源危机2. 排出大量的温室效应气体，部分废气可能导致酸雨3.经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低 化学能化学能 电能电能直接？直接？我国煤炭热电转换率我国煤炭热电转换率仅为仅为33%33%左右，比发达左右，比发达国家低国家低1010个百分点个百分点9讲课课件假设你是假设你是电力工程师电力工程师，面对这些巨，面对这些巨大的浪费，你会如何应对呢？大的浪费，你会如何应对呢？a、改进火力发电、改进火力发电b、研究新的发电方式、研究新的发电方式 就是尝试将化学能就是尝试将化学能直接直接转化为电能，就像转化为电能，就像电池。其好处就是电池。其好处就是减少中间环节能损减少中间环节能损，高，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。思考：思考：10讲课课件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11讲课课件氧化还原反应的本质氧化还原反应的本质氧化剂氧化剂+还原剂还原剂=还原产物还原产物+氧化产物氧化产物 and Q 煤的燃烧、金属与酸的反应等都是氧化煤的燃烧、金属与酸的反应等都是氧化剂与还原剂剂与还原剂直接接触直接接触的反应，电子直接的反应，电子直接由由还原剂还原剂转移到转移到氧化剂氧化剂，其中的电能不，其中的电能不能为人类所使用！能为人类所使用！e-12讲课课件设计一种装置：设计一种装置： 使氧化剂和还原剂分布在两个使氧化剂和还原剂分布在两个不同区域不同区域，并把电子转移用导线连出来形成电流并把电子转移用导线连出来形成电流原原电电池池13讲课课件轻松一刻轻松一刻14讲课课件病例分析病例分析15讲课课件金金牙牙不不锈锈钢钢牙牙呵呵，原来是假牙作怪！呵呵，原来是假牙作怪！你能为她开一个你能为她开一个“药方药方”吗吗？金牙和不锈钢牙与口腔唾液中的电解质够成原电池，形成微弱的电流连续地、长时间地刺激格林太太神经末梢，打乱了神经系统的正常状态，引起人体的不适。 16讲课课件病病 例例 分分 析析17讲课课件 你能为她开一个药方吗？你能为她开一个药方吗？18讲课课件实验实验实验实验1 1将铜片放入稀硫酸将铜片放入稀硫酸将铜片放入稀硫酸将铜片放入稀硫酸将锌片放入稀硫酸将锌片放入稀硫酸将锌片放入稀硫酸将锌片放入稀硫酸CuZnH2SO4在在锌片表面锌片表面有气泡有气泡铜片表面没有气泡铜片表面没有气泡实验探究实验探究请你先请你先预测预测下列实验的现象，下列实验的现象，观察观察现现象。象。实验实验实验实验2 2用导线将锌片、铜片连接起来用导线将锌片、铜片连接起来用导线将锌片、铜片连接起来用导线将锌片、铜片连接起来在导线中间接入一个电流表在导线中间接入一个电流表在导线中间接入一个电流表在导线中间接入一个电流表CuZnH2SO4铜片表面铜片表面出现气泡出现气泡出现气泡出现气泡电流计指针偏转电流计指针偏转A19讲课课件电子由锌电极流出，沿着外导线流到铜电极，H+在铜电极上得到电子被还原成H2放出放出 （1） 为什么连接导线后铜片上会产生气泡？为什么连接导线后铜片上会产生气泡？（2）为为什么电流计的指针会偏转？什么电流计的指针会偏转？动画模拟电子的流动 锌片导线锌片导线 和和 锌片电解液锌片电解液 的电势差（接触电压）的电势差（接触电压） 是不同的是不同的 锌片导线锌片导线 的电势差要小于锌片的电势差要小于锌片 电解液电解液 的电势差的电势差 所以所以 电子都是沿着导线传输的电子都是沿着导线传输的 20讲课课件CuZnH2SO4e-负极负极ZnZnZnZn2+2+-2e-2e- -2H2H+ +H H2 2+2e+2e- -锌片锌片铜片铜片氧化反应氧化反应还原反应还原反应正极正极总反应式：总反应式：总反应式：总反应式：Zn2H+Zn2+H2+ =+得电子得电子电子流入电子流入失电子失电子电子流出电子流出二、原电池二、原电池将化学能将化学能直接直接转变成电能的装置，称为转变成电能的装置，称为原电原电池池21讲课课件实验现象分析：实验现象分析：1.1.电流计指针为什么偏转？电流计指针为什么偏转？ 解析：电子定向移动形成电流解析：电子定向移动形成电流。2.2.铜片表面为什么有气泡生成铜片表面为什么有气泡生成？ 解析：锌失去的电子经过导线解析：锌失去的电子经过导线到了铜片上，溶液中的到了铜片上，溶液中的H H+ +从铜从铜片上得到电子生成片上得到电子生成H H2 2 ZnCu 稀稀H2SO4eeee22讲课课件Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 氧化反应氧化反应还原反应还原反应负极负极正极正极阳离子阳离子失去电子失去电子溶液中阳离子溶液中阳离子得到电子得到电子阴离子阴离子正极正极负极负极原电池工作原理原电池工作原理较活泼金属较活泼金属不活泼金属或石墨不活泼金属或石墨CuZn-Zn2+H+H+电子沿导线传递，产生电流电子沿导线传递，产生电流SO42-23讲课课件原电池的原理原电池的原理：外电路：内电路：阳离子正极阴离子负极负极正极 e-这样整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向移动产生电流24讲课课件CH2SO4（不可以）（不可以）（不可以）（不可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）25讲课课件三、原电池的形成条件三、原电池的形成条件前提前提：能自发地发生：能自发地发生氧化还原反应氧化还原反应1 1、两两电极电极：两种活泼性不同的金属：两种活泼性不同的金属（或（或其中一种为能导电的非金属，如其中一种为能导电的非金属，如“碳棒碳棒”）作电极；作电极；其中较活泼金属为负极，较其中较活泼金属为负极，较不活泼金属（或非金属）为正极（不活泼金属（或非金属）为正极（正极一正极一般不参与电极反应，只起导电作用般不参与电极反应，只起导电作用）特殊特殊AI-Mg-NaOH是是Al作负极作负极 负极负极：电子流出的电极电子流出的电极( (较活泼的金属较活泼的金属) ) 正极正极：电子流入的电极：电子流入的电极( (较不活泼的金属较不活泼的金属CuCu、石墨等、石墨等) )26讲课课件2、电解质溶液电解质溶液：与两极接触，能导电，：与两极接触，能导电，能够与负极发生反应（或者溶解的其他能够与负极发生反应（或者溶解的其他物质与电极反应，如氧气）物质与电极反应，如氧气）3、形成、形成闭合回路闭合回路（导线相连或正负极直接接触）Zn铜铜27讲课课件28讲课课件实践活动实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：29讲课课件u根据现象判断根据现象判断根据现象判断根据现象判断（溶解溶解溶解溶解- -负极；增重或有气泡负极；增重或有气泡负极；增重或有气泡负极；增重或有气泡- -正极正极正极正极）u根据电极材料根据电极材料根据电极材料根据电极材料（活泼金属活泼金属活泼金属活泼金属- -负极；不活泼或非金属负极；不活泼或非金属负极；不活泼或非金属负极；不活泼或非金属- -正极正极正极正极）u根据电子流向或电流方向根据电子流向或电流方向根据电子流向或电流方向根据电子流向或电流方向（外电路）（外电路）（外电路）（外电路）（电子流出电子流出电子流出电子流出- -负极；负极；负极；负极； 电子流入电子流入电子流入电子流入-正极正极，电流正极到负极，电流正极到负极，电流正极到负极，电流正极到负极）u根据电极发生的反应根据电极发生的反应根据电极发生的反应根据电极发生的反应（氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应- -负极；还原反应负极；还原反应负极；还原反应负极；还原反应- -正极正极正极正极）u根据溶液中阴阳离子的移动方向根据溶液中阴阳离子的移动方向根据溶液中阴阳离子的移动方向根据溶液中阴阳离子的移动方向（内电路）（内电路）（内电路）（内电路）（阴离子移向阴离子移向阴离子移向阴离子移向- -负极；阳离子移向负极；阳离子移向负极；阳离子移向负极；阳离子移向- -正极正极正极正极）四、如何判断原电池的正负极？四、如何判断原电池的正负极？30讲课课件(2)负极：负极：(3)正极：正极：五、原电池的电极反应书写五、原电池的电极反应书写正极：正极：2H2H+ + + 2e- = H+ 2e- = H2 2 失失电子的一极电子的一极,发生发生氧化氧化反应反应,需判断什么物质发生了氧需判断什么物质发生了氧化反应，注明正负极，满足电荷守恒和原子守恒化反应，注明正负极，满足电荷守恒和原子守恒得得电子的一极电子的一极,发生发生还原还原反应反应,需判断什么物质发生了还原需判断什么物质发生了还原反应反应,还有什么物质还有什么物质参与反应。参与反应。负极：负极：Zn Zn 2e- = Zn 2e- = Zn2+2+(1)(1)总反应：总反应：Zn + Zn + 2H2H+ + = H= H2 2 + Zn + Zn2+2+31讲课课件原电池原理的运用原电池原理的运用1、加快氧化还原反应速率加快氧化还原反应速率 实验室中用实验室中用ZnZn和稀酸反应制和稀酸反应制H2H2，常用粗锌构成，常用粗锌构成原电池加快锌的腐蚀，使产生原电池加快锌的腐蚀，使产生H2H2的速率更快的速率更快2、比较金属的活动性顺序、比较金属的活动性顺序 原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极，性弱的金属为正极，溶解溶解溶解溶解- - - -负极；增重或有气泡负极；增重或有气泡负极；增重或有气泡负极；增重或有气泡- - - -正极正极正极正极3、设计各种原电池、设计各种原电池(牺牲负极保护正极牺牲负极保护正极) 已知一个氧化还原反应首先找到氧化剂和还原剂，还原已知一个氧化还原反应首先找到氧化剂和还原剂，还原剂在负极上发生氧化反应，氧化剂剂在负极上发生氧化反应，氧化剂(电解质溶液中的阳电解质溶液中的阳离子离子)在正极上被还原在正极上被还原4、社会运用社会运用制造化学电源制造化学电源32讲课课件根据反应设计原电池，你有哪些可行方案根据反应设计原电池，你有哪些可行方案? （ 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+ ）负极负极正极正极电解质溶液电解质溶液FeCuCAgFeCl3Fe(NO3)3 Fe2(SO4)333讲课课件三、发展中的化学电源：三、发展中的化学电源：干电池干电池充电充电电池电池锂离子电池镉镍电池燃料电池34讲课课件1 1、干电池、干电池负极（锌筒）：负极（锌筒）：正极（石墨）：正极（石墨）：Zn -2eZn -2e = Zn = Zn2+2+2MnO2 + + 2NH4 + + + 2e+ 2e = = Mn2O3 + + 2NH3 + + H2OZn +Zn +2NH4 + + + 2MnO2 = Zn= Zn2+ 2+ + Mn2O3 + +2NH3 + +H2O 总反应：总反应：锌锰干电池锌锰干电池35讲课课件 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而生。这类电池的重要特征是电解液电解液由原来由原来的的中性中性变为离子变为离子导电性更好的碱性导电性更好的碱性，负极也由负极也由锌片改为锌粉锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。（提高性能、延长寿命）流大幅度提高。（提高性能、延长寿命）碱碱性性电电池池36讲课课件1、放电、放电（使用）：（使用）：原电池原理 氧化还原反应实现化学能转变为电能。2、充电：、充电：电解池原理 放电时的氧化还原反应在充电时逆向进行（将电能转化为化学能）使电池恢复到放电前的状态。2、充电电池（二次电池）、充电电池（二次电池）化学能化学能 电能电能放电放电充电充电在一次电池基础上的发展，更经济适用，但由于在在一次电池基础上的发展，更经济适用，但由于在制造工艺上的不足，充放电次数仍有限制，并且制造工艺上的不足，充放电次数仍有限制，并且是否使用得当，对其工作状态及寿命影响很大是否使用得当，对其工作状态及寿命影响很大37讲课课件负极（负极（PbPb）：）： Pb - 2ePb - 2e- - + SO + SO4 42-2- =PbSO =PbSO4 4正极（正极（PbOPbO2 2）：）： PbOPbO2 2+4H+4H+ + +SO +SO4 42-2- +2e +2e- - =PbSO =PbSO4 4 +2H+2H2 2O O原电池反应：原电池反应： PbOPbO2 2 + 2H+ 2H2 2SOSO4 4 + Pb = 2PbSO+ Pb = 2PbSO4 4 + 2H+ 2H2 2O O铅蓄电池结构铅蓄电池结构铅蓄电池铅蓄电池and工作原理工作原理38讲课课件（2）镍镉碱性蓄电池）镍镉碱性蓄电池优点优点：封闭式、体积小、便携、充电次：封闭式、体积小、便携、充电次数多（数多（500次）次）原理原理：Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2 Cd做负极，做负极， NiO(OH)作正极，以作正极，以KOH 为电为电解质解质用途用途：收录机，无线对讲机，电动剃须刀等：收录机，无线对讲机，电动剃须刀等39讲课课件将废旧电池与其他将废旧电池与其他垃圾分类，集中回收垃圾分类，集中回收40讲课课件 电池中含有大量的电池中含有大量的重金属重金属- -如如锌、铅、锌、铅、镉、汞镉、汞、锰等。据专家测试，一节钮扣电池能污染锰等。据专家测试，一节钮扣电池能污染6060万升水万升水；一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地失去失去利用价值利用价值。若将废旧电池混入生活垃圾一起填埋，。若将废旧电池混入生活垃圾一起填埋，渗出的重金属物质就会渗出的重金属物质就会渗透土壤、污染地下水渗透土壤、污染地下水，进，进而进入鱼类、农作物等，破坏人类的生存环境，间而进入鱼类、农作物等，破坏人类的生存环境，间接接威胁到人类的健康威胁到人类的健康，有的还能致癌（镉）。希望我们，有的还能致癌（镉）。希望我们不要乱扔电池，而是不要乱扔电池，而是及时回收及时回收。 汞中毒汞中毒水俣病，水俣病，镉中毒镉中毒痛痛病，痛痛病，两种工业公害病两种工业公害病41讲课课件（3）新一代可充电的绿色电池）新一代可充电的绿色电池锂离子电池锂离子电池特点特点：高能电池，电压高，质量轻，贮高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。存时间长等。用途用途：电脑、手机、数码相机、手表、电脑、手机、数码相机、手表、心脏起搏器等低耗电器的主流电源。心脏起搏器等低耗电器的主流电源。 科学合理使用锂离子电池科学合理使用锂离子电池不能过充、过放，买品牌的充电器，一般都带过充保护，使用时不要过放，就是不要把电完全用完再充电，长期不用储存时，要充满电再储存。42讲课课件43讲课课件3 3、燃料电池、燃料电池碱性氢氧燃料电池：碱性氢氧燃料电池：负极：负极：2H24OH 4e 4H2O（氧化反应）（氧化反应）正极：正极：O2H2O4e4OH（还原反应）（还原反应）总反应总反应：2H2O22H2O46讲课课件原理：燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能优点：高效、环境友好的发电装置优点：高效、环境友好的发电装置转化率理论可达85%-90%，实际40%-60%，排放气体为H H2 2O O或COCO2 2（且COCO2 2 排放量可比常规发电厂减少40%以上）较环保特点：反应物不是储存在电池内部，而是特点：反应物不是储存在电池内部，而是由外设备提供燃料和氧化剂由外设备提供燃料和氧化剂47讲课课件发展中的化学电源发展中的化学电源传统电池传统电池干电池（干电池（一次电池一次电池）锌锰电池锌锰电池充电电池（充电电池（二次电池二次电池）铅蓄电池铅蓄电池新型电池新型电池镍镉电池镍镉电池锂电池锂电池燃料电池燃料电池（火电与电池的综合）（火电与电池的综合）镍氢电池镍氢电池锂离子电池锂离子电池应用应用克服弊端克服弊端改进创新改进创新48讲课课件