化学能与电能讲义1.一次能源一次能源:直接从自然界取得的能源.如流水,风力,石油,原油,天然气等二次能源:一次能源经过加工,转换得到的能源.如电力,蒸气等2.化学能与电能间接:化学能燃烧热能蒸气机的芊⒍缒?直接:化学能转换为电能—原电池原电池(1)概念:化学能转化为电能的装置(2)组成原电池的条件1○具有不同的电极,较活泼的金属作负极,发生氧化反应;较不活泼金属或非金属(石墨等)作正极,得到电子,发生还原反应,本身不变.2○具有电解质溶液.3○具有导线相连(或直接接触)组成闭合回路,或具备将化学能转化为电能的条件.4○能自发的发生氧化还原反应(有明显电流产生时需具备此条件).注意:a.不要形成"活泼金属一定作负极"的思维定势;注意b.原电池中,电极可能与电解质反应,也可能与电解质不反应.c.性成闭合回路的方式有多种,可以是导线连接两个电极,也可以是两个电极接触.d.有的原电池产生的电流大,可以对外做功;有的原电池,电极上发生的反应很慢,产生的电流极其微弱,不能对外做功(如:电极是Fe,C,电解质溶液是NaCl溶液).1,原电池工作原理:,原电池工作原理:负极:电子流出的电极——失电子,发生氧化反应(较活泼的金属)正极:电子流入的电极——得电子,发生还原反应(较不活泼的金属,石墨等)2,原电池工作原理的实验探究,(1)实验设计如下:1○如右图所示,观察两金属片插入溶液后检流计指针位置的变化,金属电极表面的变化以及溶液温度的变化,分析是否有电流产生.图一2○如右图所示,注意反应过程中检流计指针位置的变化,判断是否有电流产生,并观察电极表面以及溶液温度的变化情况.注意:注意:盐桥是将热的琼脂溶液(可以是KCl溶液或可以是NH4NO3溶液)倒入U形管中(不能产生裂隙),将冷后的U形管浸泡在KCl饱和溶或NH4NO3溶液中制得.离子在盐桥中能定向移动,通过盐桥图二将两个隔离的电解质溶液连接起来,可使电流持续导电.(2)实验记录:电流产生情况1○电极表面变化情况温度变化情况能量变化情况有电流产生锌片质量减小,同时锌片上有红色物质析出,铜片质量增加溶液温度升高化学能转化为电能,热能2○有电流产生锌片质量减小,铜片上有红色物质析出,铜片质量增加溶液温度不变化学能转化为电能(3)实验分析:1○对于图一装置,Zn片:Zn-2e-=Zn2+Cu片:Cu2++2e-=Cu同时在Zn片上,Zn可直接与CuSO4溶液反应,生成Cu与ZnSO4,因此该装置中既有化学能转化为电能,同时也有化学能转化为热能.2○对于图二所示原电池:Zn片(负极):Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)Cu片(正极):Cu2++2e-=Cu(还原反应)总化学方程:Zn+Cu2+=Cu+Zn2+(4)实验原理分析:1○当有盐桥存在时,硫酸锌溶液中,Z锌片逐渐溶解,即锌被氧化,形成锌离子进入溶液,从锌片上释放的电子,经过导线流向铜片,硫酸铜溶液中的铜离子从铜片上得到电子,还原为金属铜并沉积在铜片,随着反应的进行,左边烧杯中锌离子的溶度增大,右边烧杯铜离子的溶度减小,此时.盐桥中的氯离子会移向硫酸锌溶液,钾离子会移向硫酸铜溶液,使硫酸锌溶液和硫酸铜溶液均保持中性,氧化还原反应得以继续进行,从而使原电池不断产生电流.2○取出盐桥,由于锌原子失去电子成为锌离子进入溶液,使硫酸锌溶液因锌离子增加而带正电,同时,铜离子获得电子成为金属铜沉淀在铜片上,使硫酸铜溶液因相对增加而带负电,这两种因素会阻止电子从锌片流向铜片,造成电流中断.3,原电池中电荷移动方向,原电池是一个闭合的电路,其中的电荷流动,从电路的构成方面来说,有外电路电荷的流动和内电路上电荷的流动;从电荷的类型方面来说,有电子的流动和阴,阳离子的流动.4,电池,(1)电池的分类原子能电池:将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热点转变为电能的装置太阳能电池:将太阳能转化为电能装置电池一次电池:如普通干电池,碱性锌锰电池,锌银钮扣电池等化学电池:二次电池:如铅蓄电池,锌银蓄电池,镍镉电池,锂离子电池等燃料电池:如氢氧燃料电池(2)一次电池与二次电池的不同点一次电池的活泼物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度,就不能使用了;如普通的锌锰电池,碱性锌锰电池等都是一次电池.二次电池又称充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生.这类电池可以多次重复重复使用,如锌蓄电池等.(3)电池优劣的判断标准判断一种电池的优劣主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少[比能量,符号是(Ah)/kg,(Ah)/L],或者输出功率的大小(比功率,符号是W/kg,W/L)以及电池的储存时间的长短.(4)废旧电池的回收可以回收到大量的金属材料和化