化學反應與能量 原電池

化學反應與能量原電池第一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日一、化學鍵與化學反應中的能量變化一個化學反應的過程，本質上就是舊化學鍵斷裂和新化學鍵形成的過程。正是這一過程，使化學反應在發(fā)生物質變化的同時還伴隨能量的變化。1.化學能與熱能第二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日化學鍵與反應過程中的能量變化：舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成的過程消耗能量釋放能量吸收能量釋放能量吸收能量吸<放吸>放吸熱反應放熱反應第三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日化學反應的能量變化也可以從反應物生成物的總能量的相對高低加以說明，是吸收能量還是放出能量，決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對高低。第四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日放熱反應吸熱反應反應物的總能量生成物的總能量>反應過程能量放出熱量反應過程能量吸收熱量反應物反應物生成物生成物△H<0△H>0反應物的總能量生成物的總能量＜在化學反應過程中放出或吸收的熱量，通常叫做反應熱。用符號△H表示，單位：KJ/mol第五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日實驗內容實驗現(xiàn)象實驗結論反應后溶液的溫度比反應前鹽酸和NaOH溶液都高反應放出熱量活動·探究反應后溶液的溫度比反應前鹽酸的高反應放出熱量反應后體系的溫度比反應前的低反應吸收熱量鹽酸和NaOH溶液反應鹽酸和鋅反應氫氧化鋇晶體和氯化銨固體反應第六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日常見的哪些是放熱變化？哪些是吸熱變化？吸熱：Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應CO2與焦炭的反應水蒸汽與焦炭的反應多數(shù)分解反應放熱：濃硫酸的稀釋強堿溶于水酸堿中和反應多數(shù)化合反應燃燒反應活潑金屬與酸反應第七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日二、化學能與電能1、化學能與電能的轉化：化學能可以轉變?yōu)殡娔埽挥嗅尫拍芰康难趸€原反應才可能通過原電池實現(xiàn)化學能和電能的轉化，并非所有釋放能量的化學反應均能通過原電池實現(xiàn)和電能的轉化原電池概念：借助于氧化還原反應將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置。第八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日形成原電池的條件（可以）（可以）（可以）（不可以）形成條件一：活潑性不同的兩個電極負極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等第九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日（可以）（不可以）形成條件二：電極需插進電解質溶液中；形成原電池的條件第十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）可以第十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日（2）組成原電池的條件（1）有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬單質或金屬氧化物）作電極。（2）電極材料均插入電解質溶液中。

（3）兩極相連形成閉合電路。

（4）內部條件：能自發(fā)進行氧化還原反應。第十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日兩極的判斷和電極反應：較活潑的金屬作負極，負極上發(fā)生氧化反應；較不活潑金屬（或石墨）作正極，正極上發(fā)生還原反應。外電路中，電子從較活潑的金屬（負極）流向正極（較不活潑的金屬或石墨）；電解質溶液中，陽離子奔向正極，陰離子奔向負極。

第十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日ABCDEFMN1.下列哪幾個裝置能形成原電池？OVXVVXXXV原電池構成條件典型例題：V第十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日思考判斷下列裝置是否是原電池，若是原電池指出正、負極，寫出兩極的電極反應式。第十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日是原電池負極（Fe）Fe-2e-=Fe2+正極（C）2H++2e-=H2

↑

總反應2H++Fe=Fe2++H2

↑

是原電池負極（Zn）Zn-2e-=Zn2+正極（C）Cu2++2e-=Cu總反應Cu2++Zn=Zn2++Cu

第十六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日不是原電池負極（Cu）Cu-2e-=Cu2+正極（C）2Ag++2e-=2Ag總反應2Ag++Cu=Cu2++2Ag乙醇不是電解質，不能發(fā)生氧化還原反應是原電池第十七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日小結：負極正極電子流方向電流方向氧化反應負極金屬被氧化而腐蝕。還原反應正極金屬被保護。較活潑金屬較不活潑金屬或石墨第十八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日原電池原理的應用：1）比較金屬的活動性。2）防止金屬被腐蝕。如：在輪船外表水線以下位置附加鋅塊。3）加快化學反應速率。如：在鋅與稀硫酸反應制氫氣時，向稀硫酸中加入硫酸銅溶液。第十九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日1.鋅錳干電池酸式鋅錳干電池電極反應式：負極：Zn→Zn2＋＋2e－正極：2NH4++2MnO2+2e-→2NH3+Mn2O3+H2OZn生成[Zn(NH3)4]2+二、認識幾種電池第二十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日2.鉛蓄電池第二十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日2.鉛蓄電池正極：PbO2+4H++SO42-+2e-→PbSO4+2H2O負極：Pb+SO42-→PbSO4+2e-放電時為原電池：充電時為電解池：電池反應：陽極：PbSO4+2H2O

→PbO2+

4H++SO42-＋2e-陰極：PbSO4

+2e-→Pb+SO42-電解池反應：第二十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日3.氫氧燃料電池閱讀課本P58.了解燃料電池的重要用途第二十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日燃料電池介質電池反應：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性負極正極中性負極

正極堿性負極正極2H2

→4H+

＋4e-

O2+4H+

+4e-→2H2O2H2

→4H++4e-

O2+2H2O+4e-→4OH-2H2+4OH-→4H2O＋4e-

O2+2H2O+4e-→4OH-第二十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日（1）利用鐵被氧氣氧化時放熱反應所放出的熱量。（2）碳粉的主要作用是和鐵粉、氯化鈉溶液一起構成原電池，加速鐵屑的氧化。氯化鈉溶于水，形成了電解質溶液。（3）負極：2Fe→2Fe2++4e-，正極：O2+2H2O+4e-→4OH-，總反應方程式是：4Fe+3O2+6H2O===4Fe(OH)3市場上出售的“熱敷袋”其主要成分是鐵屑、碳粉、木屑和少量氯化鈉、水等，熱敷袋啟用之前用塑料袋密封使其與空氣隔絕，啟用時，打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量，使用完后，會發(fā)現(xiàn)有大量的鐵銹存在，請回答下列問題：（1）熱敷袋使用時，為什么會放出熱量？（2）碳粉的主要作用是什么？氯化鈉又起了什么作用？（3）試寫出有關的電極反應式和化學方程式。第二十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日生活中常用的充電電池:鋰電池（非水有機溶劑電解液）負極：2Li→2Li++2e-，正極：I2+2e-→2I-，總反應：2Li+I2=2LiI跟相同質量的其它金屬作負極相比，使用壽命延長，高能、質輕、電壓高、工作效率高、儲存壽命長。第二十六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日心臟起博器的原電池

已知人體血液的pH值在7.35～7.45之間。將心臟起博器植入如圖紅色區(qū)域靜脈血管內，請寫出電極反應式并分析其工作原理。Zn-負極，Pt-正極；人體體液作電解質，溶解氧做氧化劑。負極反應：2Zn+4OH-→2Zn(OH)2

+4e-正極反應：O2+4e-+2H2O→4OH-電池反應：2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2放出電脈沖進行工作第二十七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日如果制取廉價氫氣的方法一旦取得突破，那么人們利用氫氣這種新能源的新時代就會來臨。人們現(xiàn)在正在研制用氫氣為動力的汽車、飛機。據(jù)估計，利用氫氣作為燃料的飛機將在本世紀初正式實用，而特別引人注意的是，這種飛機會比目前的超音速飛機速度快兩倍，其飛行高度也遠遠超過現(xiàn)在的波音飛機。為什么以氫氣為動力的飛機會具有這些優(yōu)勢性呢？

下面我們就來談談氫氣燃料的另一個理想的優(yōu)秀品質，它的密度小，發(fā)熱量高。氫氣在過去被稱為“輕氣”，它是所有氣體中最輕的，密度僅為0.089克/升，相當于空氣密度的1/14。人類的第一個氣球就是氫氣球。當氫氣加壓變?yōu)橐簯B(tài)氫時，其密度仍然要比常規(guī)的液體燃料要小40%，這對于其