第4讲 化学能与电能

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1、化学能与电能一、知识结构1．化学能转化为电能的不同方式（1）火力发电发电机蒸汽燃烧火力发电是通过化石燃料燃烧（发生氧化还原反应），经过一些的能量转化，使化学能最终转化为电能。转化的过程为：化学能热能机械能电能。（2）原电池一种将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行的装置，可以将化学能直接转化为电能，还可以将氧化还原反应的能量储存起来。2．原电池原理原电池是将化学能转化为电能的装置。（1）原电池一般由三部分组成①两个不同的电极（其中作负极，作正极）；②溶液（能自发地发生的反应）；③形成（电路和电路）（2）原电池的反应电极反应类型实例正极（＋）还原反应铜片：2H＋＋2e－＝H2↑负极（－）氧

2、化反应锌片：Zn－2e－＝Zn2＋负极（如锌片）失去的电子通过导线流向正极（如铜片），在电解质溶液中，电解质电离产生的阳离子（如H＋）向正极移动，在正极上得到电子。从而在整个电路中形成了电流，实现化学能向电能的转换。（3）电池的总反应式如将上面实例中正极和负极上的电极反应式2H＋＋2e－＝H2↑和Zn－2e－＝Zn2＋两式相加，得到该原电池的总反应式：Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑。如果原电池中的负极材料本身能与电解质溶液直接反应（如锌片可以直接和稀硫酸反应），则构成原电池后反应的速度加快了。3.原电池的电极判断判断依据负极正极电极材料金属的金属或非金属导体电极反应类型电子发生反应电子发

3、生反应电子流向电子极电子极电解质离子移向离子移向离子移向电极现象逐渐溶解(质量减轻减轻)的电极质量增加或的电极44．常见的电池（1）干电池⑴普通锌锰干电池负极：Zn－2e－===Zn2＋正极：2NH4++2e－+2MnO2===Mn2O3+2NH3↑+H2O总反应：Zn+2NH4++2MnO2===Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O⑵碱性锌锰电池负极：Zn－2e－+2OH－===Zn（OH）2正极：2MnO2+2e－+2H2O===MnOOH+2OH－总反应：Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn（OH）2⑶锌银电池负极：Zn－2e－+2OH－===Zn（OH）2（有时候

4、也会写成ZnO+H2O）正极：Ag2O+2e－+H2O===2Ag+2OH－总反应：Zn+Ag2O+H2O===Zn（OH）2+2Ag（2）充电电池（又称二次电池）充电电池在放电时进行的氧化还原反应在充电时又逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电放电可在一定时期内循环进行。充电电池中能量的转化关系是：化学能电能例如，铅蓄电池中发生的化学反应是：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O（3）燃料电池（氢氧燃料电池）氢氧燃料电池：高效、无污染的新型电池，电极材料得有很强的催化活性，常用铂电极。①在酸性电解质中：②在碱性电解质中：负极：2H2－4e－===4H+负极：2H2－4e－

5、+4OH－===4H2O正极：O2+4e－+4H+===2H2O正极：O2+4e－+2H2O===4OH－总反应：2H2+O2===2H2O总反应：2H2+O2===2H2O三、[典型例题剖析]〖例1〗．下列哪几个装置能形成原电池？〖例2〗．下列说法错误的是（）A．燃煤发电是将化学能通过热能间接转化为电能B．化学能可通过氧化还原反应直接转变为电能C．化学电池是将化学能转化为电能的装置D．化学能转化为电能必须先将化学能转化热能再转化为机械能再转化为电能〖例3〗．由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的c(H+)的变化情况是（）4A．不变B．先变大后变小C．逐渐变小D．逐渐变大〖例4

6、〗．把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连可以组成原电池。A、B相连时A为负极；C、D相连时，电流由D→C；A、C相连时，C极上产生大量气泡；B、D相连时，D极发生氧化反应。这四种金属的活动顺序是（）A．A＞B＞C＞DB．A＞C＞D＞BC．C＞A＞B＞DD．B＞D＞C＞A〖例5〗．纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：Zn＋2OH－－2e－＝ZnO＋H2OAg2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH－，电池的总反应式为：Ag2O＋Zn＝2Ag＋ZnO，下列判断正确的是（）A．锌为正极，Ag2O为负极C．原电池工作时，负极附近溶液的c(H+)

7、值减小B．锌为负极，Ag2O为正极D．原电池工作时，负极附近溶液的c(H+)值增大〖例6〗．锂电池是新一代高能电池，目前已研究成功多种锂电池。某锂电池的总反应式为：Li+MnO2=LiMnO2。下列说法正确的是（）A．Li是正极，MnO2是负极B．放电时负极的反应：Li−e−=Li+C．放电时正极的反应：2MnO2−−e−=MnO2D．电解放电时，产生高锰酸根离子〖例7〗．构成原电池的叙述中正确的是（）A．构成原电池的正极和负极必须