化学能与电能
电的广泛应用
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、化学能转化为电能
1、火力发电原理及过程
燃烧
蒸汽
发电机
化学能 热能
机械能
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
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
铅蓄电池构造示意图
铅蓄电池
电极反应式（放电时）
负极：Pb + SO42--2e-＝PbSO4 正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-＝PbSO4 + 2H2O
总反应：
放电
PbO2 + Pb + 2H2SO4 充电
2PbSO4 + 2H2O
镍镉电池 负极：Cd 正极：NiO(OH) 电解质：KOH 密封式、体积小、寿命长。但镉有毒。
Zn A Cu Fe A 石墨 Zn A Cu
√ CuSO4 溶液 ① Fe A Cu
√稀H2SO4 ② Cu A Ag
稀H2SO4 ③
Zn A Fe
酒精溶液 ④
√AgNO3溶液 ⑤
√稀HCl ⑥
负极：Fe - 2e-＝Fe2+ 正：极：Cu2++2e-＝Cu 总反应：Fe+Cu2+＝Fe2++Cu
氧化剂 还原反应
e-
还原剂 氧化反应
实验探究
若将Zn片,Cu片用一导线连接再插入稀H2SO4 中，有什么现象？
实验现象： 铜片上有气泡产生， 锌片不断溶解 电流表发生偏转
I e- A e- I
负极 Zn
失电子
Cu 正极
得电子
电子从负极流向正极
电流从正极流向负极
I 阴离子移向负极
稀H2SO4
阳离子移向正极
A．Pb为正极被氧化
B．电子从PbO2 经外电路流向Pb C．负极的电极反应式为：
Pb + SO42- - 2e-＝PbSO4 ↓ D．电解质溶液pH不断减小
【练习】 镍-镉可充电电池，电极材料是Cd和
NiO(OH)，电解质是KOH，放电时的电极反应
式：负极： Cd + 2OH- - 2e- = Cd(OH)2, 正极：2NiO(OH)+2H2O+2e- = 2Ni(OH)2+2OH下列说法不正确的是：C A.电池的总反应式是
A．C2H5OH在电池的负极上参加反应 B．1 mol乙醇被氧化转移6 mol电子
C．在外电路中电子由负极沿导线流向正极
D．电池正极得电子的物质是O2
利用Cu+2FeCl3==CuCl2+2FeCl2反应， 设计原电池
（1）选用______为负极，______为正极， 电解质溶液为___________。 （2）写出电极反应式 负极：____________________________ 正极：____________________________ （3）画出装置图
放电
Cd+2NiO(OH)+2H2O 充电 2Ni(OH)2+Cd(OH)2 B.电池充电时，镉元不断增大
3、燃料电池
原理：将 燃料 和 氧化剂 反应所放出的 化学能 直接转化为 电能
特点：是一种高效,环境友好的发电装置
与其他电池的区别： 反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备 提供燃料和氧化剂
微型纽扣电池在现代生活中是广泛应用的一种银锌电池，
其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极 反应式分别为
Zn + 2OH- -2e- = ZnO + H2O Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH电池总反应式为Ag2O＋Zn=2Ag＋ZnO
根据上述反应式，下列叙述中正确的是( D )
镍氢电池
锂离子电池
新一代可充电 的绿色电池。 是笔记本电脑 ，移动电话， 摄象机等低功 耗电器的主流 电源。
【练习】铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2， 电解质溶液为H2SO4，电池放电时的反应为
Pb ＋ PbO2 ＋ 2H2SO4=2PbSO4 ＋ 2H2O ， 下 列 对电池放电时的分析正确的是( C )
2.原电池
1、定义：把化学能转变为电能的装置 2、电极反应式：
负极：锌片 Zn -2e- ＝ Zn2+（氧化反应） 正极：铜片 2H+ + 2e- ＝ H2↑（还原反应） 总反应： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ Zn A Cu
稀硫酸
探究：原电池的构成条件？
√
稀硫酸
稀硫酸
×
条件一：有活泼性不同的两种金属或非金属
1．氢氧燃料电池可以使用
在航天飞机上，其反应原 理示意图如图。下列有关 氢氧燃料电池的说法正确
H2
电极a
O2
电极b
的是( D )
A.该电池工作时电能转化为化学能
B.该电池中电极a是正极
C.外电路中电子由电极b通过导线流向电极a
D.该电池的总反应：2H2＋O2=2H2O
2．以乙醇为原料制作的燃料电池，即乙醇燃料 电池，相比于甲醇燃料电池在安全性方面具 有很大优势。乙醇燃料电池的总反应式： C2H5OH＋3O2= 2CO2＋3H2O。下列说法不 正确的是( B )
被腐蚀。请问哪个反应速率更快？
Zn
Zn A Cu
稀硫酸
4、原电池的应用：②比较金属的活动性强弱
思考题 2
有a、b、c、d四块金属片，浸入稀硫酸中，用 导线两两相连组成原电池 ①a、b相连后，a极金属不断溶解 ②c、d相连后，外电路电流由d到c ③a、c相连后，c极产生大量气泡 ④b、d相连后，d极发生氧化反应 据此，判断四种金属的活动性顺序是
4、正、负极的判断方法 负极 较活泼金属；电子流出；氧化反应；
金属溶解/质量减少
正极 较不活泼金属/非金属；电子流入； 还原反应；有气泡产生/质量增加
【练习】
1.对于锌-铜-稀硫酸组成的原电池装置中， 当导线中有1 mol电子通过时，理论上的 两极变化是 ①锌片溶解了 32.5 g ②铜片上析出 11.2 L H2
引起
旧键断裂和新键形成、体系能量变化
思考：火力发电有何弊端？ 多次转换，能量利用率低
燃烧
蒸汽
发电机
化学能 热能
机械能
电能
①将一Zn片平行插入稀H2SO4中，有什么现象？
实验现象：
锌片溶解，有气泡产生
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
（还原剂）（氧化剂）
如何将氧化还原反应产生的能量 直接转化为电能？
2、将锌片和铜片用导线连接置于同一稀
H2SO4溶液中，下列各叙述正确的是（BD） A、正极附近SO42-的浓度逐渐增大 B、负极附近SO42-的浓度逐渐增大 C、电解质溶液的 pH 逐渐减小
D、电解质溶液的 pH 逐渐增大
练 3、判断下列哪些装置构成了原电池？若是，指出正 习 负极名称，并写出电极反应式和总反应。
Al A Mg 负：正极极：：A2Hl -23Oe+-+24eO-＝H2-＝OHA-l+OH2-2+↑2H2O 总反应：
NaOH溶液 2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑
4、原电池的应用：①加快氧化还原反应的速率
思考题 1
（1）锌片插入稀硫酸中，被腐蚀。 （2）锌片在锌-铜-稀硫酸的原电池中作为负极，也
a＞c ＞d＞ b
思考题 3
请根据反应 Fe + Cu2+ = Fe 2++ Cu，设计原电池
负极：Fe - 2e- = Fe 2+ 正极： Cu 2+ + 2e- = Cu
Fe A Cu/C
【练习】将下列氧化还原 反应设计成原电池
2Fe3+ + Fe = 3Fe2+
Zn + 2Ag+ = Zn2+ + 2Ag
A.在使用过程中，电池负极区溶液pH增大
B.在使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 C.在使用过程中，Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发 生氧化反应
D.外电路中每通过2 mol电子，正极的质量理论上减
少16 g
3、燃料电池
电极：惰性金属Pt 负极：通入H2 正极：通入O2
总反应式： 2H2+O2 = 2H2O
氢氧燃料电池
电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液. 负极： 2H2 – 4e- + 4OH- = 4H2O 正极： O2+ 4e- + 2H2O = 4OH-
电解质溶液为稀硫酸. 负极： 2H2 – 4e- = 4H+ 正极： O2+ 4e- + 4H+ = 2H2O
CuSO4溶液
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 最早使用的电池：锌锰电池
一次性电池 负极：锌筒 Zn - 2e- = Zn2+ 正极：石墨棒
2MnO2+2NH4+ +2e- =Mn2O3+2NH3↑+H2O
用湿的KOH代替NHCl4作电解质
碱性锌锰电池
2.充电电池 （又称二次电池） 最早使用的充电电池：铅蓄电池
稀硫酸
×
稀硫酸
酒精溶液