化學(xué)能與電能上課用

1、她的病因是什么？ * *格林太太, ,漂亮、開朗、樂觀，身體健康， 臉上有著“永恒的微笑”。只是她在開懷大笑 的時候，人們才可以發(fā)現(xiàn)她一口整齊而潔白的 牙齒中鑲有兩顆假牙：其中一顆是的這是格 林太太富有的標志；另一顆是不銹鋼做的這 是一次車禍后留下的痕跡。令人百思不解的是， 打從車禍以后，格林太太經(jīng)常頭痛，夜間失眠， 心情煩躁 能為她開一個處方嗎？ 一 火力發(fā)電 化學(xué)能 熱能機械能電能 燃燒 蒸汽 發(fā)電機 5、設(shè)計原電池 （1） 拓展設(shè)計一個原電池，其原電池反應(yīng)為： Cu+2FeCl3= 2FeCl2 +CuCl2 寫出電極名稱和電極反應(yīng)式。 1、電解液： 。 2、電極材料： 正極 ，負極 。

2、 3、電極反應(yīng)式 ： 負極: . 正極: . 設(shè)計原電池 （2） 拓展請結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反 應(yīng)：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ 設(shè)計成一個原電池。 1、電解液： 。 2、電極材料： 正極 ，負極 。 3、電極反應(yīng)式 ： 負極: . 正極: . 鋅片 Zn2e=Zn2+（氧化反應(yīng)）（負極） 銅片 2H+2e=H2（還原反應(yīng)）（正極） 電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片 電池反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2+H2 有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體）作電極 電極材料均插入電解質(zhì)溶液中 較活潑的電極能與電解質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 兩極相連形成閉合電路 較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子

3、從較活潑的金屬（負極）流向 較不活潑的金屬（正極）。 小 結(jié) 普通干電池手機電池鈕扣電池 筆記本電腦 專用電池 攝像機 專用電池 “神六”用 太陽能電池 原電池 我來試試 以下裝置不是原電池的請說明原因， 是原電池的請寫出電極反應(yīng)式。 A A Zn C Zn Zn 稀H2SO4 CuSO4溶液 負極 Zn -2e =Zn 正極 2H+2e=H2 - 2+ + - 兩極活潑性相同， 盡管發(fā)生氧化還 原反應(yīng)，但不產(chǎn) 生電流。 AA C C2 2H H5 5OHOH 稀H2SO4稀H2SO4 不是電解 質(zhì)溶液。 沒有形成閉合回路 Cu Zn Zn Cu 下列哪些裝置能構(gòu)成原電池？ 什么是鹽橋？ 鹽橋

4、中裝有飽和 的KClKCl溶液和瓊脂 制成的膠凍，膠凍 的作用是防止管中 溶液流出。 鹽橋的作用是什么？ 可使由它連接的兩溶 液保持電中性，鹽橋保 障了電子通過外電路從 鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，使 鋅的溶解和銅的析出過 程得以繼續(xù)進行。 導(dǎo)線的作用是傳遞電 子，溝通外電路。而鹽 橋的作用則是溝通內(nèi)電 路。 此電池的優(yōu)點： 能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn) 定的電流。 動動腦 1 1、請你根據(jù)化學(xué)反應(yīng): : Cu+2FeCl3 =CuCl2 +2FeCl2 判斷右邊原電池的正、負極， 并寫出電極反應(yīng)式。 Cu C A FeClFeCl3 3溶液 2、請判斷右邊原電池的正、負極？ 并寫出電極反應(yīng)式 A NaOHNaOH溶

5、液 Mg Al 負極：Cu-2e =Cu 正極：2Fe +2e =2Fe - 2+ 3+ - 2+ 提示： 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 稀硫酸溶液 思考與交流： 若將此裝置中的 鋅電極換成鐵電 極，則電流表的 指針偏轉(zhuǎn)幅度有 何變化？ 原電池輸出電能的能力： 首先取決于組成原電池的反應(yīng)物的 氧化還原能力； 其次裝置設(shè)計的合理性以及影響電 極反應(yīng)的條件也是重要因素 【議一議】原電池的設(shè)計 設(shè)計中需要關(guān)注的問題： 1 1、有一個自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng) 2 2、要有電極材料 3 3、電解質(zhì)溶液 4 4、組成閉合回路 5 5、裝置 請將氧化還原反應(yīng) Cu+2Ag+ = Cu2

6、+2Ag 設(shè)計成一個能產(chǎn)生穩(wěn)定電流的原電池裝 置，并寫出兩個電極上的電極反應(yīng)。 （1）裝置可采用燒杯和鹽橋 （2）注明原電池的正極和負極 （3）注明外電路中電子的流向 （4）寫出兩個電極上的電極反應(yīng) 提 示 與 要 求 【歸納與總結(jié)】 3、原電池的設(shè)計思路 （1 1）以自發(fā)進行的氧化還原反 應(yīng)為基礎(chǔ) （2 2）把氧化還原反應(yīng)分解為氧 化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個半反應(yīng)， 從而確定電極反應(yīng) （3 3）以兩極反應(yīng)為原理，確定 電極材料及電解質(zhì)溶液 （4 4）畫出裝置簡圖 某原電池的總反應(yīng)的離子方程式為： 2Fe2Fe3+ 3+Fe = 3Fe +Fe = 3Fe2+ 2+， 不能實現(xiàn)該反應(yīng)的原電池組成是（

7、 ） A A、正極為銅，負極為鐵，電解質(zhì)溶液為FeClFeCl3 3溶液 B B、正極為碳，負極為鐵，電解質(zhì)溶液為Fe(NOFe(NO3 3) )3 3溶液 C C、正極為鐵，負極為鋅，電解質(zhì)溶液為FeFe2 2(SO(SO4 4) )3 3溶液 D D、正極為銀，負極為鐵，電解質(zhì)溶液為CuSOCuSO4 4溶液 CDCD 【思考與訓(xùn)練】 下列關(guān)于原電池的敘述正確的是（ ） A、構(gòu)成原電池的正極和負極必須是兩種不同 的金屬 B、原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置 C、原電池中電子流出的一極是負極，該極被 還原 D、原電池放電時，電流的方向是從負極到正 極 B B 【思考與訓(xùn)練】 補充: 三. 金

8、屬腐蝕與防護 1金屬腐蝕 本質(zhì)：M-ne-=Mn+ 發(fā)生氧化反應(yīng),氧化 金屬(如Fe)的最主要的氧化劑是空氣中的 O2,其次是酸性電解質(zhì)溶液中的H+：Fe-2e- =Fe2+ 分類：化學(xué)腐蝕與電化腐蝕 化 學(xué) 腐 蝕電 化 腐 蝕 條 件 金屬跟Cl2，O2 等直接接觸 不純金屬或合金跟 電解質(zhì)溶液接觸 現(xiàn) 象 無電流產(chǎn)生有微弱的電流 本 質(zhì) 金屬被氧化過程較活潑金屬被氧化 過程 備 注 兩者同時發(fā)生，以電化腐蝕為主 水膜酸性較強 負極：Fe-2e-=Fe2+ 正極：2H+2e-=H2 總：Fe+2H+=Fe2+H2 水膜酸性較弱 或呈中性 負極：Fe-2e- =Fe2+ 正極：2H2O+O2

9、+4e- =4OH- 總：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 析氫腐蝕和吸氧腐蝕 析 氫 腐 蝕 吸 氧 腐 蝕 條件 水膜酸性較強 水膜酸性較弱或呈 中性 電極 反應(yīng) 負極：Fe-2e-=Fe2+ 正極：2H+2e-=H2 總：Fe+2H+=Fe2+H2 負極：Fe-2e- =Fe2+ 正極：2H2O+O2+4e- =4OH- 總：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 備注 以吸氧腐蝕為主 2防護： 改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)； 在金屬表面覆蓋保護層； 外加電源法：將被保護的金屬與電

10、源的 負極相連接，由于電源的負極向該金屬 提供電子，該金屬就不失電子而得以保 護。 (第二課時) 一、由電極裝置書寫電極反應(yīng) 氫氧燃料電池 氫氧燃料電池 Pt電極 H2 O2 氫氧燃料電池模擬 KOH 航天技術(shù)上使用的一種電 池，它具有高能、輕便、 不污染環(huán)境等優(yōu)點。用PtPt 做電極，KOHKOH溶液做電解 液，因其反應(yīng)與氫氧燃燒 相似，故稱為氫氧燃燒電 池。請寫出各電極的電極 反應(yīng)。 若將氫氣換成甲烷，寫出各電極的電極反應(yīng) 二、由化學(xué)反應(yīng)書寫電極反應(yīng) 1 1、干電池( (普通鋅錳電池） 干電池用鋅制桶形外殼作 負極，位于中央的頂蓋有 銅帽的石墨作正極，在石 墨周圍填充NH4Cl、ZnCl2

11、 和淀粉作電解質(zhì)溶液，還 填充MnO2的黑色粉末吸收正極放出的H2，防止產(chǎn)生極 化現(xiàn)象。電極總的反應(yīng)式為： 4NH4Cl+2Zn +2MnO2 = Zn(NH3)4Cl2 +ZnCl2 +Mn2O3+H2O 請寫出各電極的電極反應(yīng)。 2、蓄電池 （1 1）鉛蓄電池 正極材料上 涂有棕褐色 的PbOPbO2 2，負極 材料是海綿 狀的金屬鉛， 兩極浸在 H H2 2SOSO4 4溶液中。 寫出電極反 應(yīng)式。 （2）銀鋅電池 正極殼填充AgAg2 2O O和石墨，負極蓋填充鋅汞合金， 電解質(zhì)溶液KOHKOH。反應(yīng)式為： 2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O

12、+HO+H2 2O O 寫出電極反應(yīng)式。 充電 放電 1970-1975, 開發(fā)了先進的銀鋅、鎳鎘電池技術(shù)。 1975- 1983, 為美國海軍生產(chǎn)潛水艇用銀鋅電池。 1979-1987,為 美國國家能源部發(fā)展電動車用的鎳鋅電池。 1998-1992, 為美國海軍發(fā)展世界上最大的鎳鎘電池用于核潛水艇。 （3）鎘鎳電池 NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 充電 放電 負極材料：Cd Cd ，正極材料：涂有NiONiO2 2 ，電解 質(zhì)：KOHKOH溶液。反應(yīng)式如下： 寫出電極反應(yīng)式。 小 結(jié) 由化學(xué)方程式書寫電極反應(yīng)式： 找出氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的物質(zhì)，確 定正負極反應(yīng)的物

13、質(zhì)； 利用電荷守恒分別寫出電極反應(yīng)式； 驗證：兩電極反應(yīng)式相加所得式子和 原化學(xué)方程式相同，則書寫正確。 迅猛發(fā)展的綠色環(huán)保電池是指近年來研制、開發(fā)和已 投入使 用的高性能、無污染電池。金屬氫化物鎳電池與鎘鎳電池有相 同的工作電壓(12(12伏) )，但由于采用了稀土合金或TiNiTiNi合金儲氫 材料作為 負極活性物質(zhì)，取代了致癌物質(zhì)鎘，使其 成為一種 綠色環(huán)保電池。 鋰離子蓄電池系由碳作負極，嵌鋰的金屬氧 化物作 正極和有機電解質(zhì)構(gòu)成，其工作電壓為3636伏，因此一 個 鋰離子電池相當三個鎘鎳或金屬氫化物鎳電池?？沙潆妷A 錳電池是在堿性鋅錳原電池基礎(chǔ)上發(fā)展起 來的，由于應(yīng)用了 無汞化的鋅粉

14、及新型添加劑，不僅保持了原電池 的電流放電 特性，而且能充電使用幾十次至幾百次。太陽能電池利用P P N N結(jié)的光電效應(yīng)，把太陽光能直接轉(zhuǎn)換成電 能，滿足用戶需要。 這種發(fā)電具有無需燃料、無污染、無 噪聲、運行簡單可靠、 減少維護、建設(shè)周期短等特點，已被空間和無常規(guī)能源的地域 廣泛采用。 綠色電池種種 鋰電“是鋰離子 電池的俗稱，它 是目前綜合性能 最好的電池體系。 鋰離子電池負極 是碳素材料，如 石墨。正極是含 鋰的過渡金屬氧 化物，如 LiMn2O4。電解 質(zhì)是含鋰鹽的有 機溶液。通常鋰 離子電池并不含 金屬鋰 萬兆世紀科 技實驗中心 于近日推出 了國內(nèi)首款 筆記本智能 外設(shè)萬 兆移動筆記

15、 本電池。該 產(chǎn)品作為國 內(nèi)首款筆記 本專用智能 電池，引起 了業(yè)界的廣 泛關(guān)注。 英國Intelligent Energy公司日前宣 布正在考慮上市燃 料電池摩托車 “ENV （Emissions Neutral ehicle）”。 目前正以2006年上 市為目標、與摩托 車生產(chǎn)廠商進行談 判。預(yù)計價格在 6000美元（約合人 民幣4.9萬元）左右， 如果產(chǎn)量大的話， 還可以更便宜。 ENV配備該公司可拆卸小型燃料電池組 “Core”，補充一次氫燃料可持續(xù)行駛4個 小時。最大時速為80km/h。Core通過鞋 盒大小的小型制氫器來補充氫燃料。從摩 托車上拆下后，還可在ATV（全地形車） 及摩托艇等行駛工具上使用。 TOM科技訊 本 周科學(xué)家宣布研 制出一種新型電 池，這種電池以 核原料的放