1、2011年年3月月25日日2直接从自然界直接从自然界取得取得的能源称为的能源称为一次能源一次能源流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等2011年年3月月25日日3二次能源二次能源 一次能源经过加工、转换得到的能源一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源称为二次能源 如：电力、蒸汽等如：电力、蒸汽等水电站水电站2011年年3月月25日日4 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。电池的广泛用途电池的广泛用途2011年年3月月25日日6一
2、、化学能与电能的相互转化一、化学能与电能的相互转化2001年我国发电总量构成图年我国发电总量构成图估计在估计在2050年火电仍居首位年火电仍居首位火电，又称为火火电，又称为火力发电。那么，力发电。那么，火火究竟是如何转究竟是如何转化为化为电电？2011年年3月月25日日7化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机1.火力发电的原理分析。火力发电的原理分析。2011年年3月月25日日82.火力发电的利弊分析火力发电的利弊分析利：利：投资较少，建厂快，技术成熟，安全投资较少，建厂快，技术成熟，安全性能较高，原料较充分。性能较高，原料较充分。弊：弊：对环境污染较重，所
3、需原料是有限的对环境污染较重，所需原料是有限的不可再生的化石燃料，能源利用率低。不可再生的化石燃料，能源利用率低。问题思考：是否有一种装置能把化学能直问题思考：是否有一种装置能把化学能直接转化成电能呢？接转化成电能呢？2011年年3月月25日日93.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2011年年3月月25
4、日日104、原电池、原电池【实验实验24】原电池原理探究（原电池原理探究（P40页）页）以锌与稀硫酸反应为例探究化学能是怎以锌与稀硫酸反应为例探究化学能是怎样直接转化为电能的。样直接转化为电能的。2011年年3月月25日日11实验顺序实验顺序实验现象实验现象解释解释(有关化学方程式有关化学方程式)1、2、3、灵敏电灵敏电流表指流表指针针锌片表面有气锌片表面有气泡生成；铜片泡生成；铜片面有无泡生成面有无泡生成铜片也有气铜片也有气泡生成泡生成电流电流表偏表偏转转 此装置中发生什么反此装置中发生什么反应？为什么铜片表面应？为什么铜片表面有气泡？有气泡？Zn2HZn 2+H2，电子从锌片转电子从锌片转
5、移到铜片上，移到铜片上，H+在在铜片上得到电子铜片上得到电子ZnZn2H2HZnZn2+2+H H2 2铜不能与稀硫酸反应铜不能与稀硫酸反应电流计指针偏转电流计指针偏转说明了什么？说明了什么？电路中有电流通过电路中有电流通过【实验实验24】原电池原理探究（原电池原理探究（P40页）页）2011年年3月月25日日12化学能电能化学能电能？（看书（看书P35页第二、三段，回答问题）页第二、三段，回答问题）1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转换为电能。能要经过一系列能量转换才能转换为电能。2、把氧化剂和还原剂分开，使氧化反
6、应和还原反、把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。应在两个不同区域进行。3、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。氧化剂区域流向还原剂区域。4、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，化学物质的选择。化学物质的选择。5、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。2011年年3月月25日日134.原电池原电池1、原电池定义：、原电池定义：化学能直接转化为电能的装置化学能直接转化为电能的装置【思考与交流思考与交流】原电池中电流是如何形成
7、的？原电池中电流是如何形成的？如何判断实验中的正、负极？如何判断实验中的正、负极？正负极上分别发生什么反应？正负极上分别发生什么反应？你有何办法确定电流的方向？你有何办法确定电流的方向？A AZnCuH2SO4e-e-2011年年3月月25日日144.原电池原电池 A AZnCuH2SO4e-e-2、电极名称及电极反应：、电极名称及电极反应：负极：负极：电子流出的极电子流出的极，发生氧化反应，发生氧化反应正极：正极：电子流入的极，电子流入的极，发生发生还原反应还原反应总反应：总反应：3、电流方向：、电流方向：与电子流向相反，与电子流向相反，正极流出，负极流入正极流出，负极流入锌片：锌片：ZnZ
8、n2e2e-ZnZn2+2+铜片：铜片：2H2H+2e+2e-HH2 2Zn+2HZn+2H+ZnZn2+2+H+H2 2电流电流2011年年3月月25日日154.原电池原电池4、原电池工作原理、原电池工作原理负极负极发生氧化反应，发生氧化反应，正极正极发生还原反应，电发生还原反应，电子从子从负极负极经外电路流向经外电路流向正极正极，从而，从而产生电产生电流，使化学能转变成电能流，使化学能转变成电能。A AZnCuH2SO4 e-2011年年3月月25日日16原电池原电池【学学 与与 问：问：】如何判断实验中的正、负极？正负极上分别如何判断实验中的正、负极？正负极上分别发生什么反应？你有何办法
9、确定电流的方发生什么反应？你有何办法确定电流的方向？向？尝试用干电池判断实验中尝试用干电池判断实验中的正负极的正负极 A AZnCuH2SO4e-e-2011年年3月月25日日17电极：电极：锌片锌片(2个个)、铜片、铜片(1个个)、石墨棒、石墨棒(1个个)溶液：溶液：稀硫酸、酒精、稀硫酸、酒精、CuSO4溶液、溶液、其他：其他：导线、电流表导线、电流表 上面我们通过实验探究了原电池的工作原理上面我们通过实验探究了原电池的工作原理,初步形成了原电池的概念，那么，原电池式由哪初步形成了原电池的概念，那么，原电池式由哪些部分组成的？即：原电池的构成条件是什么？些部分组成的？即：原电池的构成条件是什
10、么？给出下列物质，根据铜锌原电池的组成特点，给出下列物质，根据铜锌原电池的组成特点，讨论可以有哪些组合（选哪些电极讨论可以有哪些组合（选哪些电极?哪些溶液哪些溶液?）构成原电池？构成原电池？2011年年3月月25日日18【科学探究科学探究】原电池的构成条件原电池的构成条件A ZnCuCuSO4H2SO4H2SO4ZnCuA A H2SO4CZnA H2SO4ZnZn CuZn酒精酒精A ZnCuH2SO4 参考装置：参考装置：2011年年3月月25日日19结论：结论：1.1.要有活动性不同的金属要有活动性不同的金属(或非金属或非金属)作电极作电极有电流通过，构成原电池有电流通过，构成原电池无电
11、流通过，无电流通过，不构成原电池不构成原电池A H2SO4CZnA H2SO4ZnZnZnCuH2SO4【科学探究科学探究】原电池的构成条件原电池的构成条件思考与交流：从装置分析思考与交流：从装置分析原电池的构成条件原电池的构成条件2011年年3月月25日日20结论：结论：CuZn酒精酒精ZnCuH2SO4有电流通过，构成原电池有电流通过，构成原电池无电流通过，无电流通过，不构成原电池不构成原电池2 2.电极材料均放入电极材料均放入电解质电解质溶液中溶液中A ZnCuCuSO4【科学探究科学探究】原电池的构成条件原电池的构成条件思考与交流：从装置分析思考与交流：从装置分析原电池的构成条件原电池
12、的构成条件2011年年3月月25日日21结论：结论：A ZnCuH2SO4无电流通过，不构成原电池无电流通过，不构成原电池有电流通过，有电流通过，构成原电池构成原电池3 3.要形成闭合电路要形成闭合电路H2SO4H2SO4ZnCuA【科学探究科学探究】原电池的构成条件原电池的构成条件思考与交流：从装置分析思考与交流：从装置分析原电池的构成条件原电池的构成条件2011年年3月月25日日22两极一液一连线两极一液一连线4.原电池原电池5、原电池的构成条件、原电池的构成条件有活动性不同的金属有活动性不同的金属(或其中一种为非或其中一种为非金属导体金属导体)作电极作电极电极材料均插入电解质溶液中电极材
13、料均插入电解质溶液中形成闭合电路形成闭合电路2011年年3月月25日日23实践活动：利用给你的材料制作水果电池实践活动：利用给你的材料制作水果电池3052011年年3月月25日日244.原电池原电池6、原电池电极正、负的判断：、原电池电极正、负的判断：负极：负极：一般是活泼的金属，电子流出、电流流入，一般是活泼的金属，电子流出、电流流入，失电子发生氧化反应；失电子发生氧化反应；正极：正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属，电子活泼性较弱的金属或能导电的非金属，电子流入、电流流出，得电子发生还原反应流入、电流流出，得电子发生还原反应电电极极电极电极材料材料电极反应电极反应反应反应类型类型得失电得
14、失电子粒子子粒子 电子流电子流动方向动方向负负正正【小结小结】根据锌铜原电池，填写下表：根据锌铜原电池，填写下表：3072011年年3月月25日日254.原电池原电池6、原电池电极正、负的判断：、原电池电极正、负的判断：负极：负极：一般是活泼的金属，电子流出、电流流入，一般是活泼的金属，电子流出、电流流入，失电子发生氧化反应；失电子发生氧化反应；正极：正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属，电子活泼性较弱的金属或能导电的非金属，电子流入、电流流出，得电子发生还原反应流入、电流流出，得电子发生还原反应电电极极电极电极材料材料电极反应电极反应反应反应类型类型得失电得失电子粒子子粒子 电子流电子流动
15、方向动方向负负 锌锌Zn2e-Zn 2+还原还原失电子失电子流出流出正正 铜铜2H+2e-H2氧化氧化得电子得电子流入流入【小结小结】根据锌铜原电池，填写下表：根据锌铜原电池，填写下表：2011年年3月月25日日26A H2SO4C ZnA H2SO4Fe ZnA H2SO4Fe CuA CuSO4Zn Cu课堂练习：判断下列原电池的正负极课堂练习：判断下列原电池的正负极课堂练习课堂练习2、判断下列装置是否能构成原、判断下列装置是否能构成原电池，并写出相应的电极反应及总反应。电池，并写出相应的电极反应及总反应。课堂练习课堂练习3 3、根据反应设计原电池，你有哪、根据反应设计原电池，你有哪些可行
16、方案些可行方案?（FeFe +2H+2H+=Fe =Fe 2+2+H+H2 2 ）负极负极正极正极电解质溶液电解质溶液FeCuCAgHClH2SO4513022011年年3月月25日日29原电池原理的应用：原电池原理的应用：1.某金属能和盐酸反应生成氢气，某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为该金属与锌组成原电池时，锌为负极，则该金属可能为负极，则该金属可能为()A铝铝 B铜铜 C锡锡 D硅硅C2011年年3月月25日日30原电池原理的应用：原电池原理的应用：2.一个原电池的总反应离子方程式是一个原电池的总反应离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2+Cu，该反应的原电池，该反应的
17、原电池的组成正确的是的组成正确的是()ABCD正极正极ZnAgCuCu负极负极CuCuZnZn电解质电解质溶液溶液CuCl2H2SO4CuSO4FeCl2C2011年年3月月25日日31原电池原理的应用：原电池原理的应用：3.由铝，锌，铁，铜和稀硫酸，可以由铝，锌，铁，铜和稀硫酸，可以组成原电池的总数为组成原电池的总数为()A3种种 B4种种 C5种种 D6种种D2011年年3月月25日日32原电池原理的应用：原电池原理的应用：4.把把a、b、c、d 4块金属片浸泡在稀硫酸块金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池：中，用导线两两相连可以组成各种原电池：若若a、b相连时，相连时，
18、a为负极；为负极；c、d相连时，相连时，c为负极；为负极；a、c相连时，相连时，c为正极；为正极；b、d相相连时，连时，b为正极。则这为正极。则这4种金属的活动性顺种金属的活动性顺序由大到小为序由大到小为 （）A.a b c d B.a c d b C.c a b d D.b d c a B3052011年年3月月25日日33原电池原理的应用：原电池原理的应用：5.对于锌一铜一稀硫酸组成的原电池装置对于锌一铜一稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有中，当导线中有1 mol电子通过时，理论上电子通过时，理论上的两极变化是的两极变化是()锌片溶解了锌片溶解了32.5 g 锌片增重锌片增重32.5 g
19、铜片上析出铜片上析出l g H2 铜片上析出铜片上析出1 mol H2A和和 B和和 C和和 D和和A2011年年3月月25日日34二、发展中的化学电源二、发展中的化学电源干电池干电池碱性电池蓄电池蓄电池锂离子电池锂离子电池燃料电池燃料电池3072011年年3月月25日日35干电池（1 1）干电池结构及电极反应原理）干电池结构及电极反应原理 思考与交流思考与交流 锌锰干电池即使锌锰干电池即使不用，放置过久，也不用，放置过久，也会失效（作为电解质会失效（作为电解质的的NH4Cl显酸性），显酸性），为了充分而有效地利为了充分而有效地利用锌锰干电池，在购用锌锰干电池，在购买、保存和使用方面买、保存和
20、使用方面你有和经验与建议？你有和经验与建议？请与同学交流分享。请与同学交流分享。负极：负极：ZnZn2e2e-=Zn=Zn2+2+一次性电池，不可逆一次性电池，不可逆2011年年3月月25日日36（1）干电池结构及电极反应原理）干电池结构及电极反应原理 为了为了延长电池的寿延长电池的寿命和提高其性能命和提高其性能，人们将电池内的电人们将电池内的电解质解质NH4Cl换成是换成是的的KOH，并在构造，并在构造上进行了改进，制上进行了改进，制成了碱性锌锰干电成了碱性锌锰干电池。池。碱性电池2011年年3月月25日日37蓄电池（2 2）充电电池）充电电池(又称二次电池又称二次电池)二次电池，可二次电池
21、，可再次充电使用再次充电使用2011年年3月月25日日38（2 2）充电电池）充电电池(又称二次电池又称二次电池)2011年年3月月25日日39放电过程放电过程2011年年3月月25日日40充电过程充电过程3062011年年3月月25日日412011年年3月月25日日42 放电过程中电极反应式为：放电过程中电极反应式为：负极：负极：_ 正极：正极：PbO2+4H+SO42-+2e=PbSO4+2H2O 总反应式为：总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4=2 PbSO4+2H2O2011年年3月月25日日43镍镉电池镍镉电池 优点：优点：封闭式、体积小、寿命长封闭式、体积小、寿命长缺点：缺点：
22、镉是致癌物质，废弃的镍镉是致癌物质，废弃的镍镉电池如果不回收，会镉电池如果不回收，会严重污染环境严重污染环境 （2）充电电池）充电电池(又称二次电池又称二次电池)2011年年3月月25日日44手机电池手机电池充电电池（充电电池（2011年年3月月25日日45氢氧燃料电池氢氧燃料电池：KOHKOH溶液为电解质溶液为电解质 负极：负极：2H2H2 2+4OH+4OH-4e4e-=4H=4H2 2OO正极：正极：OO2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-总反应：总反应：2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2OO氢气入口氢气入口H+H+OH-OH-H2O电解液电解液 H2
23、OO2负极负极正极正极2e-2e-A氧气入口氧气入口氢氧燃料电池示意图氢氧燃料电池示意图(3)燃料电池燃料电池2011年年3月月25日日46氢氧燃料电池氢氧燃料电池(3)(3)燃料电池燃料电池 燃料做负燃料做负极，助燃剂氧极，助燃剂氧气为正极气为正极 电极材料电极材料一般不参加化一般不参加化学反应，只起学反应，只起传导电子的作传导电子的作用。用。2011年年3月月25日日47燃料电池与前几种电池的差别燃料电池与前几种电池的差别特点：特点：氧化剂与还原剂在工作时不断补充；氧化剂与还原剂在工作时不断补充；反应产物不断排出；反应产物不断排出；能量转化率高能量转化率高(超过超过80%)80%)，普通的只有，普通的只有30%30%，有利于节约能源。有利于节约能源。缺点：缺点：体积较大、附属设备较多体积较大、附属设备较多优点：优点：能量转换率高、清洁、对环境好能量转换率高、清洁、对环境好其它燃料电池：其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池电池
