1、第二节 化学能与电能 一、一次能源和二次能源一、一次能源和二次能源 概概 念念 举举 例例 一次一次 能源能源 直接从自然界直接从自然界 取得的能源取得的能源 流水、风力、流水、风力、_、_、 _、天然铀矿等、天然铀矿等 二次二次 能源能源 一次能源经过一次能源经过 加工、转换得加工、转换得 到的能源到的能源 _、蒸汽等、蒸汽等 原煤原煤 石油石油 天然气天然气 电力电力 其中其中_是现代社会中应用最广泛、使用最方便、是现代社会中应用最广泛、使用最方便、 污染最小的二次能源。污染最小的二次能源。 电能电能 二、化学能转化为电能二、化学能转化为电能 1.1.间接转化间接转化火力发电火力发电: :
2、 (1)(1)火力发电原理和过程。火力发电原理和过程。 化学化学 热热 机械机械 燃烧燃烧 电电 (2)(2)火力发电弊端。火力发电弊端。 煤属于不可再生资源煤属于不可再生资源, ,用一点少一点用一点少一点, ,用煤发电会造用煤发电会造 成资源的浪费。成资源的浪费。 能量经过多次转化能量经过多次转化, ,利用率低利用率低, ,能量损失大。能量损失大。 煤燃烧会产生有害物质煤燃烧会产生有害物质( (如如SOSO2 2、COCO、NONO2 2、_等等),), 污染环境。污染环境。 粉尘粉尘 2.2.直接转化直接转化原电池原电池: : (1)(1)概念概念: :将化学能转变为将化学能转变为_的装置
3、。的装置。 (2)(2)工作原理工作原理( (以锌以锌- -铜铜- -稀硫酸原电池为例稀硫酸原电池为例) )。 电能电能 电极材料电极材料 锌锌 铜铜 电极名称电极名称 _ _ 电子转移电子转移 _电子电子 _电子电子 电极反应式电极反应式 _ _ 负极负极 正极正极 失去失去 得到得到 ZnZn- -2e2e- -=Zn=Zn2+ 2+ 2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2 电极材料电极材料 锌锌 铜铜 反应类型反应类型 _反应反应 _反应反应 反应本质反应本质 氧化还原反应氧化还原反应 电池总反应电池总反应 _ 氧化氧化 还原还原 Zn+2HZn+2H+ +=Zn=Zn2+ 2+H
4、 +H2 2 三、发展中的化学电源三、发展中的化学电源 1.1.干电池干电池( (一次性电池一次性电池):): (1)(1)特点特点: :放电后不能再充电。放电后不能再充电。 (2)(2)实例。实例。 电池类型电池类型 负负 极极 正正 极极 电电 解解 质质 锌锰干电池锌锰干电池 _ _ _ 碱性锌锰电池碱性锌锰电池 _ _ _ 锌筒锌筒 石墨棒石墨棒 NHNH4 4ClCl 锌筒锌筒 石墨棒石墨棒 KOHKOH (3)(3)缺陷缺陷: :锌锰干电池电量小锌锰干电池电量小, ,而且在放电过程中容易而且在放电过程中容易 发生发生_或漏液或漏液, ,会导致电器设备的会导致电器设备的_。 (4)(
5、4)改进措施改进措施: : 在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成_电池电池; ; 将电池内的电解质将电池内的电解质NHNH4 4ClCl换成湿的换成湿的KOH,KOH,并在构造上并在构造上 进行改进进行改进, ,制成制成_性锌锰电池。性锌锰电池。 气胀气胀 腐蚀腐蚀 防漏防漏 碱碱 2.2.充电电池充电电池( (二次电池二次电池):): (1)(1)特点特点: :在放电时所进行的氧化还原反应在放电时所进行的氧化还原反应, ,在充电时在充电时 可以可以_进行进行, ,使电池恢复到放电前的状态。使电池恢复到放电前的状态。 逆向逆向 (2)(2)实例。实例。 电池类型电池
6、类型 负极负极 正极正极 电解质电解质 铅蓄电池铅蓄电池 _ _ _ 镍镉电池镍镉电池 _ NiO(OH)NiO(OH) _ 锂离子电池锂离子电池 新一代可充电的绿色电池新一代可充电的绿色电池, ,低功耗电器电源低功耗电器电源 PbPb PbOPbO2 2 硫酸硫酸 CdCd KOHKOH 3.3.燃料电池燃料电池: : (1)(1)原理原理: :利用原电池的工作原理将利用原电池的工作原理将_和和_反反 应的应的_能直接转化为能直接转化为_能。能。 (2)(2)与其他电池的区别与其他电池的区别: :反应物不是储存在电池内部反应物不是储存在电池内部, , 而是由外设装备提供而是由外设装备提供_和
7、和_。 燃料燃料 氧化剂氧化剂 化学化学 电电 燃料燃料 氧化剂氧化剂 (3)(3)实例实例氢氧燃料电池。氢氧燃料电池。 电极名称电极名称 电极原料电极原料 电子转移电子转移 反应类型反应类型 负极负极 _ _电子电子 _反应反应 正极正极 _ _电子电子 _反应反应 氢气氢气 失去失去 氧化氧化 氧气氧气 得到得到 还原还原 探究探究1:1:化学能与电能的转化化学能与电能的转化 【问题探究问题探究】 1.1.按要求完成下列实验按要求完成下列实验, ,填表并回答下列问题填表并回答下列问题: : 实验步骤实验步骤 现象现象 解释或说明解释或说明 锌片逐渐溶解锌片逐渐溶解, ,表表 面有气泡面有气
8、泡; ;铜片表铜片表 面无气泡面无气泡 锌与稀硫酸发生置换反锌与稀硫酸发生置换反 应产生应产生H H2 2, ,而铜则不能而铜则不能 实验步骤实验步骤 现象现象 解释或说明解释或说明 锌片逐渐溶解锌片逐渐溶解, ,铜片铜片 表面有气泡表面有气泡, ,电流表电流表 指针指针_偏转偏转 锌与稀硫酸反应锌与稀硫酸反应, , 但氢气在铜片上产但氢气在铜片上产 生生, ,导线中有电流导线中有电流 两锌片逐渐溶解且表两锌片逐渐溶解且表 面都有气泡面都有气泡, ,电流表电流表 指针指针_偏转偏转 锌与稀硫酸反应锌与稀硫酸反应, , 但导线中无电流但导线中无电流 _ 乙醇是非电解质乙醇是非电解质, , 与与Z
9、nZn、CuCu都不反应都不反应 发生发生 不不 无现象无现象 (1)(1)若将中铜片换作石墨棒若将中铜片换作石墨棒, ,能否产生电流能否产生电流? ?电极反电极反 应有无变化应有无变化? ? 提示提示: :改为石墨棒后改为石墨棒后, ,仍可形成原电池仍可形成原电池, ,产生电流。更产生电流。更 换后换后,Zn,Zn作负极作负极, ,石墨棒作正极石墨棒作正极, ,电极反应与电池总反电极反应与电池总反 应均不变。应均不变。 (2)(2)若将中稀硫酸换成若将中稀硫酸换成CuSOCuSO4 4溶液溶液, ,能否产生电流能否产生电流? ?电电 极反应有何不同极反应有何不同? ? 提示提示: :将稀硫酸
10、换成将稀硫酸换成CuSOCuSO4 4溶液溶液, ,同样能形成原电池同样能形成原电池, ,产产 生电流。其中生电流。其中ZnZn作负极作负极:Zn:Zn- -2e2e- -=Zn=Zn2+ 2+, ,铜作正 铜作正 极极:Cu:Cu2+ 2+2e +2e- -=Cu,=Cu,总反应式为总反应式为Zn+CuZn+Cu2+ 2+=Cu+Zn =Cu+Zn2+ 2+。 。 (3)(3)图中电子的流向是图中电子的流向是_,_,溶液中溶液中H H+ +移向移向 _极极, , 移向移向_极。极。 提示提示: :从从ZnZn极经外电路流向铜极极经外电路流向铜极 Cu(Cu(或正或正) ) Zn(Zn(或负或
11、负) ) 2 4 SO 2.2.原电池是由哪几部分组成原电池是由哪几部分组成? ?各起什么作用各起什么作用? ? 提示提示: :构成原电池需有两个活泼性不同的电极构成原电池需有两个活泼性不同的电极, ,将电极将电极 插入电解质溶液中插入电解质溶液中, ,两电极间用导线连接使之构成闭两电极间用导线连接使之构成闭 合回路。电极的作用是导电合回路。电极的作用是导电, ,有些电池中电极材料会有些电池中电极材料会 参加反应参加反应; ;导线的作用是传导电子导线的作用是传导电子; ;电解质溶液的作用电解质溶液的作用 是通过自由离子的移动传导电荷。是通过自由离子的移动传导电荷。 3.3.原电池是如何构成闭合
12、回路的原电池是如何构成闭合回路的?(?(请从电子流向和离请从电子流向和离 子移动方向分析子移动方向分析) ) 提示提示: :在外电路在外电路, ,电子从负极流出经导线流向正极电子从负极流出经导线流向正极, ,在在 电解质溶液中电解质溶液中, ,阳离子向正极移动阳离子向正极移动, ,阴离子向负极移动。阴离子向负极移动。 4.4.原电池的电极材料都必须是金属吗原电池的电极材料都必须是金属吗? ? 提示提示: :原电池的电极材料可以是两种活泼性不同的金原电池的电极材料可以是两种活泼性不同的金 属属, ,也可以是一种金属与一种可导电的惰性材料也可以是一种金属与一种可导电的惰性材料( (如非如非 金属石
13、墨等金属石墨等),),如在燃料电池中如在燃料电池中, ,电极材料均不发生反电极材料均不发生反 应应, ,故两极均可用惰性材料。故两极均可用惰性材料。 5.5.原电池中作负极的一定是活泼金属原电池中作负极的一定是活泼金属, ,作正极的一定作正极的一定 是不活泼金属吗是不活泼金属吗? ? 提示提示: :不一定。在原电池中的两极可以都是活泼金属不一定。在原电池中的两极可以都是活泼金属 ( (如如ZnZn- -FeFe- -稀硫酸稀硫酸,Zn,Zn作负极作负极),),也可以都是不活泼金属也可以都是不活泼金属 ( (如如CuCu- -AgAg- -AgNOAgNO3 3溶液溶液,Cu,Cu作负极作负极)
14、,),也可以是一种金属也可以是一种金属 和一种能导电的非金属和一种能导电的非金属( (如如CuCu- -C C- -AgNOAgNO3 3溶液溶液,Cu,Cu作负作负 极极) )。 6.CO6.CO2 2+C 2CO,+C 2CO,这个反应能设计成原电池吗这个反应能设计成原电池吗? ?为什为什 么么? ? 提示提示: :不能。虽然它是氧化还原反应不能。虽然它是氧化还原反应, ,但不是释放能量但不是释放能量 的氧化还原反应。的氧化还原反应。 高温高温 = 7.7.复分解反应复分解反应_(_(填“能”或“不能”填“能”或“不能”) )设计成设计成 原电池原电池, ,原因是原因是 _。 提示提示:
15、:不能。复分解反应没有电子转移不能。复分解反应没有电子转移, ,无法形成电流无法形成电流 8.8.锌与稀硫酸反应时锌与稀硫酸反应时, ,若滴几滴硫酸铜溶液若滴几滴硫酸铜溶液, ,反应速率反应速率 会加快会加快, ,试分析其原因。试分析其原因。 提示提示: :滴加硫酸铜溶液后滴加硫酸铜溶液后, ,会有少量锌与硫酸铜反应置会有少量锌与硫酸铜反应置 换出铜。然后铜、锌分别作为原电池的两个电极而形换出铜。然后铜、锌分别作为原电池的两个电极而形 成原电池成原电池, ,从而加快锌与稀硫酸的反应。从而加快锌与稀硫酸的反应。 【探究总结探究总结】 1.1.铜锌原电池的工作原理铜锌原电池的工作原理: : 电池总
16、反应电池总反应:Zn+2H:Zn+2H+ +=Zn=Zn2+ 2+H +H2 2 铜锌原电池记忆口诀铜锌原电池记忆口诀: :铜锌金属插硫酸铜锌金属插硫酸, ,电流针动一线电流针动一线 牵牵, ,负极锌氧化腐蚀负极锌氧化腐蚀, ,正极铜板氢还原。正极铜板氢还原。 2.2.原电池构成条件原电池构成条件: : (1)(1)原电池反应必须是自发的氧化还原反应。原电池反应必须是自发的氧化还原反应。 (2)(2)具有活动性不同的两个电极具有活动性不同的两个电极( (金属与金属或金属与金属与金属或金属与 能导电的非金属能导电的非金属) )。 (3)(3)两电极均插入电解质溶液中。两电极均插入电解质溶液中。
17、(4)(4)电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。 3.3.原电池的判断方法原电池的判断方法: : 4.4.原电池正、负极判断的五个依据原电池正、负极判断的五个依据: : 【拓展提升拓展提升】原电池原理的应用原电池原理的应用 1.1.加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率 (1)(1)原理原理: :原电池中原电池中, ,氧化反应和还原反应分别在两极氧化反应和还原反应分别在两极 进行进行, ,使溶液中离子运动时相互的干扰减小使溶液中离子运动时相互的干扰减小, ,使反应速使反应速 率增大。率增大。 (2)(2)实例实例: :实验室用实验室用ZnZn和稀硫酸反
18、应制取氢气时和稀硫酸反应制取氢气时, ,可滴可滴 入几滴硫酸铜溶液入几滴硫酸铜溶液, ,形成原电池形成原电池, ,加快反应速率。加快反应速率。 2.2.比较金属活泼性强弱比较金属活泼性强弱 (1)(1)原理原理: :一般原电池中一般原电池中, ,活泼金属作负极活泼金属作负极, ,发生氧化反发生氧化反 应应, ,不活泼金属作正极不活泼金属作正极, ,发生还原反应。发生还原反应。 (2)(2)实例实例: :有两种金属有两种金属A A和和B,B,用导线连接后插入稀硫酸用导线连接后插入稀硫酸 中中, ,观察到观察到A A极溶解极溶解,B,B极上有气泡产生。由原电池原理极上有气泡产生。由原电池原理 可知
19、可知, ,金属活动性金属活动性:AB:AB。 3.3.设计原电池设计原电池 (1)(1)依据依据: :已知一个氧化还原反应已知一个氧化还原反应, ,首先分析找出氧化首先分析找出氧化 剂、还原剂剂、还原剂, ,一般还原剂为负极材料一般还原剂为负极材料( (或在负极上被氧或在负极上被氧 化化),),氧化剂氧化剂( (电解质溶液中的阳离子电解质溶液中的阳离子) )在正极上被还原。在正极上被还原。 (2)(2)选择合适的材料。选择合适的材料。 电极材料电极材料: :电极材料必须导电。负极材料一般选择电极材料必须导电。负极材料一般选择 较活泼的金属材料较活泼的金属材料, ,或者在该氧化还原反应中或者在该
20、氧化还原反应中, ,本身失本身失 去电子的材料。去电子的材料。 电解质溶液电解质溶液: :电解质溶液一般能与负极反应。电解质溶液一般能与负极反应。 (3)(3)实例实例: :以以Fe+CuSOFe+CuSO4 4= FeSO= FeSO4 4+Cu+Cu为例为例 【探究训练探究训练】 1.(20181.(2018青岛高一检测青岛高一检测) )下列装置中下列装置中, ,能构成原电池能构成原电池 的是的是 ( ( ) ) A.A.只有甲只有甲 B.B.只有乙只有乙 C.C.只有丙只有丙 D.D.除乙外均可以除乙外均可以 【解题指南解题指南】解答本题需注意以下三点解答本题需注意以下三点: : (1)
21、(1)原电池中电极、电解质溶液、导线要形成闭合回原电池中电极、电解质溶液、导线要形成闭合回 路。路。 (2)(2)原电池的电极要插入电解质溶液中。原电池的电极要插入电解质溶液中。 (3)(3)原电池的两电极活泼性不同。原电池的两电极活泼性不同。 【解析解析】选选C C。甲装置不能构成闭合回路。甲装置不能构成闭合回路, ,乙装置两极乙装置两极 材料相同材料相同, ,丁装置酒精是非电解质丁装置酒精是非电解质, ,均不能构成原电池。均不能构成原电池。 只有丙装置具备原电池的构成条件。只有丙装置具备原电池的构成条件。 【延伸探究延伸探究】(1)(1)装置甲中有什么现象装置甲中有什么现象? ? 提示提示
22、: :铁电极上有气泡产生。装置不能形成原电池铁电极上有气泡产生。装置不能形成原电池, ,铁铁 与稀硫酸反应生成氢气与稀硫酸反应生成氢气, ,铜与稀硫酸不反应铜与稀硫酸不反应, ,无现象。无现象。 (2)(2)装置丙中有何现象装置丙中有何现象? ? 提示提示: :铁电极的质量减少铁电极的质量减少, ,碳电极上有银白色金属生成。碳电极上有银白色金属生成。 丙装置形成原电池丙装置形成原电池, ,铁作负极铁作负极:Fe:Fe- -2e2e- -=Fe=Fe2+ 2+, ,银作正 银作正 极极:2Ag:2Ag+ +2e+2e- -=2Ag=2Ag。 2.2.如图是如图是ZnZn和和CuCu形成的原电池形
23、成的原电池, ,某实验兴趣小组做完某实验兴趣小组做完 实验后实验后, ,在读书卡片上记录如下在读书卡片上记录如下, ,在卡片上描述合理的在卡片上描述合理的 是是 ( ( ) ) 实验后的记录实验后的记录: : ZnZn为正极为正极,Cu,Cu为负极为负极 H H+ +向负极移动向负极移动 电子流动方向电子流动方向: :从从ZnZn经外电路流向经外电路流向CuCu CuCu极上有极上有H H2 2产生产生 若有若有1 mol1 mol电子流过导线电子流过导线, ,则产生则产生H H2 2为为0.5 mol0.5 mol 正极的电极反应式为正极的电极反应式为ZnZn- -2e2e- -=Zn=Zn
24、2+ 2+ A.A. B.B. C.C. D.D. 【解题指南解题指南】解答本题注意以下两点解答本题注意以下两点: : (1)(1)根据电极材料及电解质溶液判断原电池正负极。根据电极材料及电解质溶液判断原电池正负极。 (2)(2)知道原电池中电子以及离子的移动方向。知道原电池中电子以及离子的移动方向。 【解析解析】选选B B。在该原电池中。在该原电池中,Zn,Zn比比CuCu活泼活泼, ,故故ZnZn作负作负 极极,Cu,Cu作正极作正极, ,电子由电子由ZnZn流出经导线流向流出经导线流向CuCu片片, ,负极反负极反 应为应为ZnZn- -2e2e- -=Zn=Zn2+ 2+, ,正极反应
25、为 正极反应为2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2,故故 转移转移1 mol1 mol电子时电子时, ,产生产生H H2 2 0.5 mol,0.5 mol,在溶液中在溶液中H H+ +向正向正 极移动极移动, , 向负极移动向负极移动, ,故错误故错误, ,正确正确, , 选选B B项。项。 2 4 SO 3.(1)3.(1)现有如下两个反应现有如下两个反应: :NaOH+HCl=NaCl+HNaOH+HCl=NaCl+H2 2O;O; Fe+HFe+H2 2SOSO4 4=FeSO=FeSO4 4+H+H2 2。两反应中为放热反应的。两反应中为放热反应的 是是_,_,能设计成原电池
26、的是能设计成原电池的是_。( (填序填序 号号) ) (2)(2)根据下图填空。根据下图填空。 电子从电子从_片流出片流出, ,溶液中溶液中H H+ +向向_片移片移 动。动。 正极的现象是正极的现象是_,_, 发生发生_反应反应( (填“氧化”或“还原”填“氧化”或“还原”) )。 负极的电极反应式为负极的电极反应式为_。 若反应过程中有若反应过程中有0.01 mol0.01 mol电子发生转移电子发生转移, ,则生成的则生成的 氢气在标准状况下的体积为氢气在标准状况下的体积为_L_L。 【解析解析】(1)(1)是酸碱中和反应是酸碱中和反应, ,是放热反应是放热反应; ;是置是置 换反应换反
27、应, ,属于放热反应属于放热反应; ;能设计成原电池的反应应该是能设计成原电池的反应应该是 有电子转移的氧化还原反应有电子转移的氧化还原反应, ,有化合价的升降有化合价的升降, ,是氧是氧 化还原反应化还原反应, ,可以设计为原电池。可以设计为原电池。(2)(2)在该原电池中在该原电池中 锌片为负极锌片为负极, ,失去电子失去电子, ,电子从锌片流出电子从锌片流出, ,经过导线经过导线, ,流流 回正极铜片。在溶液中根据同种电荷相互排斥回正极铜片。在溶液中根据同种电荷相互排斥, ,异种电异种电 荷相互吸引的原则荷相互吸引的原则,H,H+ +向含有负电荷较多的正极铜片向含有负电荷较多的正极铜片
28、移动。在正极铜片上发生反应移动。在正极铜片上发生反应:2H:2H+ +2e+2e- -=H=H2 2,反反 应类型是还原反应应类型是还原反应, ,看到的现象是有气泡产生。在看到的现象是有气泡产生。在 负极上负极上ZnZn失去电子失去电子, ,被氧化被氧化, ,负极的电极反应式为负极的电极反应式为 ZnZn- -2e2e- -=Zn=Zn2+ 2+。若反应过程中有 。若反应过程中有0.01 mol0.01 mol电子发电子发 生转移生转移, ,根据电子守恒根据电子守恒, ,可得可得n(Hn(H2 2)=0.005 mol,)=0.005 mol,所以生所以生 成的氢气在标准状况下的体积为成的氢气
29、在标准状况下的体积为0.005 mol0.005 mol 22.4 Lmol22.4 Lmol- -1 1=0.112 L=0.112 L。 答案答案: :(1)(1) (2)(2)锌锌 铜铜 有气泡产生有气泡产生 还原还原 ZnZn- -2e2e- - = Zn= Zn2+ 2+ 0.1120.112 【补偿训练补偿训练】 1.1.利用反应利用反应2Cu+O2Cu+O2 2+2H+2H2 2SOSO4 4=2CuSO=2CuSO4 4+2H+2H2 2O O可制备可制备 CuSOCuSO4 4, ,若将该反应设计为原电池若将该反应设计为原电池, ,则则: : (1)(1)负极材料是负极材料是
30、_(_(写名称写名称),),电极反应式为电极反应式为 _。 (2)(2)正极电极反应式为正极电极反应式为_。 (3)(3)溶液中溶液中 向向_极移动。极移动。 2 4 SO 【解析解析】该氧化还原反应中还原剂为该氧化还原反应中还原剂为Cu,Cu,故负极是铜故负极是铜, , 电极反应式为电极反应式为CuCu- -2e2e- -= Cu= Cu2+ 2+, ,氧化剂是 氧化剂是O O2 2, ,故正极反故正极反 应式为应式为O O2 2+4H+4H+ +4e+4e- -= 2H= 2H2 2O,O,溶液中阴离子溶液中阴离子 向负极向负极 移动。移动。 答案答案: :(1)(1)铜铜 CuCu- -
31、2e2e- -=Cu=Cu2+ 2+ (2)O(2)O2 2+4H+4H+ +4e+4e- -=2H=2H2 2O O (3)(3)负负 2 4 SO 2.2.现有如下两个反应现有如下两个反应: : (A)NaOH+HCl=NaCl+H(A)NaOH+HCl=NaCl+H2 2O O (B)Cu+2Ag(B)Cu+2Ag+ +=2Ag+Cu=2Ag+Cu2+ 2+ (1)(1)根据两反应本质根据两反应本质, ,判断能否设计成原电池判断能否设计成原电池 _。 (2)(2)如果不能如果不能, ,说明其原因说明其原因_。 (3)(3)如果可以如果可以, ,则写出正、负极材料、其电极反应式、则写出正、
32、负极材料、其电极反应式、 反应类型反应类型(“(“氧化反应”或“还原反应”氧化反应”或“还原反应”):): 负极负极:_,_,:_,_, _。 正极正极:_,_,:_,_, _。 【解析解析】(1)(1)只有自发的氧化还原反应才能设计成原只有自发的氧化还原反应才能设计成原 电池电池,(B),(B)是氧化还原反应且能自发进行。是氧化还原反应且能自发进行。 (3)(3)根据电池反应式根据电池反应式Cu+2AgCu+2Ag+ +=2Ag+Cu=2Ag+Cu2+ 2+可知 可知,Cu,Cu失电失电 子作负极子作负极, ,负极材料是负极材料是Cu,Cu,正极材料应是比铜不活泼的正极材料应是比铜不活泼的
33、金属或能导电的非金属金属或能导电的非金属;Ag;Ag+ +得电子得电子, ,所以此电解质溶所以此电解质溶 液只能为液只能为AgNOAgNO3 3溶液。溶液。 答案答案: :(1)(A)(1)(A)不能不能,(B),(B)可以可以 (2)(A)(2)(A)不是氧化还原反不是氧化还原反 应应, ,没有电子转移没有电子转移 (3)Cu(3)Cu CuCu- -2e2e- -=Cu=Cu2+ 2+ 氧化反 氧化反 应应 碳棒、碳棒、AgAg、铂、金、铂、金( (任选一任选一) ) 2Ag2Ag+ +2e+2e- -=2Ag=2Ag 还原反应还原反应 探究探究2:2:发展中的化学电源发展中的化学电源 【
34、问题探究问题探究】 1.1.铅蓄电池在充电、放电过程中发生的氧化还原反应铅蓄电池在充电、放电过程中发生的氧化还原反应 是可逆反应吗是可逆反应吗? ? 提示提示: :不是。因为充电和放电过程中氧化还原反应发不是。因为充电和放电过程中氧化还原反应发 生的条件不相同。生的条件不相同。 2.2.燃料电池燃料电池_(_(填“是”或“不是”填“是”或“不是”) )通过燃料的通过燃料的 燃烧实现能量的转化。燃烧实现能量的转化。 提示提示: :不是。燃料电池使可燃物与氧化剂在不同电极不是。燃料电池使可燃物与氧化剂在不同电极 上反应上反应, ,并没有发生燃烧。并没有发生燃烧。 3.3.氢氧燃料电池在酸性环境氢氧
35、燃料电池在酸性环境( (如稀硫酸如稀硫酸) )中的负极反应中的负极反应 式式_,_,正极反应式正极反应式_。 提示提示: :2H2H2 2- -4e4e- -=4H=4H+ + O O2 2+4H+4H+ +4e+4e- -=2H=2H2 2O O。 4.4.结合所学知识总结结合所学知识总结: :干电池与充电电池的本质区别。干电池与充电电池的本质区别。 提示提示: :干电池是一次性电池干电池是一次性电池, ,放电之后不能充电放电之后不能充电, ,即内即内 部的氧化还原反应是不可逆的部的氧化还原反应是不可逆的; ;充电电池又称二次电充电电池又称二次电 池池, ,它在放电时所进行的氧化还原反应它在
36、放电时所进行的氧化还原反应, ,在充电时可以在充电时可以 逆向进行逆向进行, ,使电池恢复到放电前的状态。使电池恢复到放电前的状态。 5.5.结合所学知识总结结合所学知识总结: :燃料电池与干电池或蓄电池的燃料电池与干电池或蓄电池的 主要差别。主要差别。 提示提示: :燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反 应物不是储存在电池内部应物不是储存在电池内部, ,而是由外设装备提供燃料而是由外设装备提供燃料 和氧化剂等和氧化剂等, ,这时电池起着类似于试管、烧杯等反应这时电池起着类似于试管、烧杯等反应 器的作用。器的作用。 【探究总结探究总结】 1.1.充电
37、电池可实现化学能与电能的相互转化充电电池可实现化学能与电能的相互转化, ,而一次而一次 电池不能。电池不能。 2.2.燃料电池不是可充电电池。燃料电池不是可充电电池。 3.3.燃料电池中不发生燃烧。燃料电池中不发生燃烧。 4.4.燃料电池的特点燃料电池的特点: : (1)(1)能量转化效率可高达能量转化效率可高达50%50%。还可回收发电过程中产。还可回收发电过程中产 生的余热生的余热, ,综合考虑效率能达到综合考虑效率能达到80%80%。 (2)(2)排出物主要是水蒸气等洁净的气体排出物主要是水蒸气等洁净的气体, ,不会污染环境。不会污染环境。 (3)(3)可开发燃料来源途径可开发燃料来源途
38、径, ,缓解能源紧张。缓解能源紧张。 (4)(4)随时补充电网在用电高峰时所需的部分电能。随时补充电网在用电高峰时所需的部分电能。 (5)(5)它的体积小它的体积小, ,拆装都很方便拆装都很方便, ,这可节省建电站的时这可节省建电站的时 间。间。 【拓展提升拓展提升】 1.1.化学电源的分类与特点化学电源的分类与特点: : 干电池干电池 充电电池充电电池 燃料电池燃料电池 举例举例 普通锌锰普通锌锰 电池电池 铅蓄电池、镍镉铅蓄电池、镍镉 电池、锂离子电电池、锂离子电 池等池等 氢氧燃料电池、甲烷氢氧燃料电池、甲烷 燃料电池燃料电池 干电池干电池 充电电池充电电池 燃料电池燃料电池 特点特点
39、属于一次属于一次 性电池性电池, , 放完电后放完电后, , 不能再使不能再使 用用 (1)(1)又称二次电池又称二次电池, ,该该 类电池既可放电又可类电池既可放电又可 充电充电, ,具有双重功能具有双重功能; ; (2)(2)在放电时在放电时, ,利用自利用自 发的氧化还原反应发的氧化还原反应, , 在充电时在充电时, ,反应可以反应可以 逆向进行逆向进行; ; (3)(3)可以多次充放电可以多次充放电 循环使用循环使用 (1)(1)是一种高效是一种高效 低污染的新型低污染的新型 电池电池; ; (2)(2)工作时工作时, ,将将 燃料和氧化剂燃料和氧化剂 反应所放出的反应所放出的 化学能
40、直接转化学能直接转 化为电能化为电能 2.2.氢氧燃料电池氢氧燃料电池( (如图所示如图所示):): 电池总反应式电池总反应式:2H:2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O (1)(1)电解质溶液为硫酸时电解质溶液为硫酸时: : 负极负极:2H:2H2 2- -4e4e- -=4H=4H+ + pHpH变小变小 正极正极:O:O2 2+4H+4H+ +4e+4e- -=2H=2H2 2O O pHpH变大变大 总的溶液被稀释总的溶液被稀释,pH,pH变大。变大。 (2)(2)电解质溶液为电解质溶液为KOHKOH溶液时溶液时: : 负极负极:2H:2H2 2- -4e4e- -+4OH
41、+4OH- -=4H=4H2 2O O pHpH变小变小 正极正极:O:O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- - pHpH变大变大 总的溶液被稀释总的溶液被稀释,pH,pH变小。变小。 【探究训练探究训练】 1.(20181.(2018沈阳高一检测沈阳高一检测) )汽车的启动电源常用铅蓄电汽车的启动电源常用铅蓄电 池。其结构如图所示池。其结构如图所示, ,放电时的电池反应如下放电时的电池反应如下:PbO:PbO2 2+ + Pb+2HPb+2H2 2SOSO4 4=2PbSO=2PbSO4 4+2H+2H2 2O O。根据此反应判断下列叙。根据此反应判断下列叙 述
42、中正确的是述中正确的是 ( ( ) ) A.PbOA.PbO2 2是电池的负极是电池的负极 B.PbB.Pb是负极是负极 C.PbOC.PbO2 2得电子得电子, ,被氧化被氧化 D.D.电池放电时电池放电时, ,溶液酸性增强溶液酸性增强 【解题指南解题指南】解答本题需注意以下三点解答本题需注意以下三点: : (1)(1)铅蓄电池正负极的判断。铅蓄电池正负极的判断。 (2)(2)铅蓄电池的工作原理。铅蓄电池的工作原理。 (3)(3)铅蓄电池电极反应式的书写。铅蓄电池电极反应式的书写。 【解析解析】选选B B。根据电池反应知。根据电池反应知, ,放电过程中铅失去电放电过程中铅失去电 子子, ,因
43、此它是原电池的负极因此它是原电池的负极, ,其电极反应式为其电极反应式为Pb+ Pb+ - - 2e2e- -=PbSO=PbSO4 4, ,故故B B正确正确;PbO;PbO2 2在放电过程中得到电子被在放电过程中得到电子被 还原还原, ,所以它是原电池的正极所以它是原电池的正极, ,故故A A、C C错误错误; ;由于原电由于原电 池放电的过程中消耗硫酸池放电的过程中消耗硫酸, ,所以溶液的酸性减弱所以溶液的酸性减弱, ,故故D D 错误。错误。 2 4 SO 2.2.如图是氢氧燃料电池驱动如图是氢氧燃料电池驱动LEDLED发光的装置。下列有发光的装置。下列有 关叙述正确的是关叙述正确的是 ( (
