高中化学化学能与电能的转化教案 苏教版 必修2.doc

用心爱心专心化学能与电能的转化化学能与电能的转化化学能转化为电能1课时化学能源0.5课时一、化学能转化为电能（1）反应本质：将化学能转化为电能。（2）形成条件：①两种不同的金属（或一种为能导电的非金属）；②与电解质溶液接触；③形成闭合回路。氧化反应Zn-2e-==Zn2+电流e-负极正极还原反应2H++2e-==H2↑（3）工作原理（以铜-锌原电池为例，电解质是稀H2SO4）：在电解池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。（4）确定原电池电极名称的方法方法一：根据电极材料的性质确定。通常是①对于金属——金属电极，相对于电解质溶液来讲，活泼金属是负极，不活泼金属是正极。如由Mg、Al、盐酸构成的原电池Mg作负极，Mg、Al、氢氧化钠溶液构成的原电池则Al作负极。②对于金属——非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等。③对于金属——化合物电极，金属是负极，化合物是正极，如镍锌电池等。方法二：根据电极反应的本身确定。失电子的反应→氧化反应→负极；得电子的反应→还原反应→正极二、化学能源1．普通锌锰电池——干电池干电池是用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2黑色粉末，吸收正极放出H2，防止产生极化现象。电极反应为：负极：Zn－2e－=Zn2+。正极：2NH4++2e－=2NH3↑+H2↑；H2+2MnO2=Mn2O3+H2O4NH3+Zn2+=[Zn(NH3)4]2+淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两极的迁移速率。电池的总反应式为：2Zn+4NH4Cl+4MnO2=［Zn(NH3)4］Cl2+ZnCl2+2Mn2O3+2H2O干电池的电动势通常约为1.5V，不能充电再生。2．铅蓄电池铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。放电时起原电池的作用，电极反应为：负极：Pb+SO42－－2e－=PbSO4正极：PbO2+4H++SO42－+2e－=PbSO4+2H2O当放电进行到硫酸的浓度降低，溶液的密度达1.18g·cm－3时应停止使用，需充电，充电时起电解池的作用，电极反应为：阳极：PbSO4+2H2O－2e－=PbO2+4H++SO42－阴极：PbSO4+2e=Pb+SO42－当溶液的密度增加至1.28g·cm－3时，应停止充电。蓄电池充电和放电的总化学方程式为：放电充电PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O3．银锌电池——钮扣式电池它是用不锈钢制成的一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，形似钮扣，盒内正极壳一端填充由Ag2O和石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液。电极反应为：负极：Zn+2OH－－2e－=ZnO+H2O，正极：Ag2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－电池的总反应式为：Ag2O+Zn=2Ag+ZnO，电池的电动势为1.5V，使用寿命较长。4．微型锂电池常用于心脏起搏器的一种微型电池叫锂电池，它是用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酸氯(SOCl2)中组成。电池的总反应式为：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S，这种电池容量大，电压稳定，能在－56.7～71.1℃温度范围内正常工作。5．新型燃料电池燃料电池是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池，所以燃料电池也是化学电源。它与其它电池不同，它不是把还原剂、氧化剂物质全部贮存在电池内，而是在工作时，不断地从外界输入，同时把电极反应产物不断排出电池。因此，燃料电池是名符其实地把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。燃料电池的正极和负极都用多孔炭和多孔镍、铂、铁等制成。从负极连续通入氢气、煤气、发生炉煤气、水煤气、甲烷等气体；从正极连续通入氧气或空气。电解液可以用碱如氢氧化钠或氢氧化钾等把两个电极隔开。化学反应的最终产物和燃烧时的产物相同。燃料电池的特点是能量利用率高，设备轻便，减轻污染，能量转换率可达70%以上。当前广泛应用于空间技术的一种典型燃料电池就是氢氧燃料电池，它是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活化电极，碳电极上嵌有微细分散的铂等金属作催化剂，如铂电极、活性炭电极等，具有很强的催化活性。电解质溶液一般为40%的KOH溶液。电极反应式为：负极H22H2H＋2OH－2e＝2H2O正极Ｏ2＋2H2O＋4e＝4OH电池总反应式为：2H2＋Ｏ2＝2H2O另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。电极反应式为：负极：CH