化学能和电能学生版.docVIP

化学能与电能 【资料卡片】 一次能源和二次能源 一次能源：直接从自然界取得的能源称为一次能源，如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等。 二次能源：一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源，如电力、蒸气等。 化学能转化为电能 1.1 转化形式 间接转化——火力发电 ①转化过程 火电是通过化石燃料燃烧，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸气以推动蒸气轮机，然后带动发电机发电。燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转换过程: 化学能→热能→机械能→电能 ②转化原理 燃烧（氧化还原反应）是使化学能转换为电能的关键。燃烧一定发生氧化还原反应，氧化还原反应必定有电子的转移，电子转移引起化学键的重新组合，同时伴随着体系能量的变化 化石燃料→电能 直接转化——原电池 化学能通过氧化还原反应直接转化为电能 1.2 原电池的工作原理 将锌片和铜片用导线连接（导线中间接入一个电流表），平行插入盛有稀H2SO4的烧杯中。 现象 原因 铜片 有气泡产生 2H++2e=H2↑ 锌片 锌片溶解 Zn-2e=Zn2+ 电流表 指针偏转 产生电流 结论 化学能→电能 【思考】根据你所了解的电学知识，你知道电子是怎样流动的吗？你如何判定装置的正、负极？ 【答案】在电学中，电流的方向与电子流动方向相反，在外电路中，电流方向是正极→负极，电子流向是负极→正极。电子从原电池的负极流出，经过导线流入原电池的正极。 1.3 原电池的构成与设计 原电池的构成 知识要点 实例 概念 将化学能转化为电能的装置 实质 化学能转化为电能 构成前提 能自发的发生氧化还原反应 构成条件 ①两个电极 ②电解质溶液 ③“两极”“一液”连成回路 电极构成 负极：还原性相对较强的材料 正极：还原性相对较弱的材料 Zn---负极 Cu--正极 电极反应 负极：失去电子，氧化反应 正极：得到电子，还原反应 负极：Zn-2e=Zn2+ 正极：Cu2++2e=Cu 电荷流向及电流流向 外电路：电子由负极流向正极，与电流方向相反 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 外电路：电子由Zn极经导线流向Cu极 内电路：SO42-、OH-移向Zn极（负极）；Cu2+、Zn2+移向Cu极（正极） 电极反应式与反应总式的关系 两个电极反应式相加，即得反应总式 负极：Zn-2e=Zn2+ 正极：Cu2++2e=Cu 总式：Zn+Cu2+==Zn2++Cu 重要应用 ①制作电池 ②防止金属被腐蚀 ③提高化学反应速率 ①制作干电池、铅蓄电池、新型高能电池 ②用粗锌代替纯锌制取H2，反应速率快 ③Fe与Cu相连接，处于电解质溶液中的Cu受保护 【特别提醒】①自发进行的氧化还原反应，理论上可组成原电池 ②形成闭合回路的方式有多种，可以是导线连接两个电极，也可以是两极接触。如下图： 对应练习1：关于如图所示装置的叙述，正确的是（　　） A．氢离子在铜片表面被还原 B．铜片质量逐渐减少 C．电流从锌片经导线流向铜片 D．铜是阳极，铜片上有气泡产生 对应练习2：如图所示的原电池装置，下列说法不正确的是（　　） A．该装置的能量转化形式为：化学能转化为电能 B．电子由Zn片经过导线流向铜片 C．Zn为负极，发生还原反应 D．Cu为正极，在Cu片上有气泡产生 发展中的化学电源 2.1 干电池---一次电池 锌锰干电池的构造 干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液，还填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防止产生极化现象。 负极（锌筒）：Zn-2e==Zn2+(氧化反应) 正极（石墨）：2MnO2+2NH4++2e==2MnOOH+2NH3↑(还原反应) 总反应：Zn+2MnO2+2NH4+==Zn2++2MnOOH+2NH3↑ 【思考与交流】锌锰干电池即使不用，放置过久，也会失效（作为电解质的糊状NH4Cl显酸性），为充分而有效地利用锌锰干电池，在购买、保存和使用方面你有何经验与建议？ 【答案】（1）应购买保质期以内的，且用塑料薄膜密封完好的干电池 不立即使用就不要打开塑料薄膜 不使用时应将干电池从用电器中取出，并放在干燥处 用完的干电池要回收利用，不要随意丢弃，以防浪费资源和污染环境。 2.2 充电电池——二次电池 充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。常见的充电电池有铅蓄电池，镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。 铅蓄电池 ① 负极（Pb）: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4