4、用鋅棒、石墨和CuCl2溶液組成的原電池,鋅棒為___極,電極上發(fā)生的是_____反應(填“氧化”或“還原”),該電極反應式為______________________,觀察到的現象為_________________;石墨為___極,電極上發(fā)生的是_____反應(填“氧化”或“還原”),該電極反應式為_____________________,觀察到的現象為_____________________;原電池反應的離子方程式為______________________。
2、化學電源基本類型:
①干電池:活潑金屬作負極,被腐蝕或消耗。如:Cu-Zn原電池、鋅錳電池。
②充電電池:兩極都參加反應的原電池,可充電循環(huán)使用。如鉛蓄電池、鋰電池和銀鋅電池等。
③燃料電池:兩電極材料均為惰性電極,電極本身不發(fā)生反應,而是由引入到兩極上的物質發(fā)生反應,如H2、CH4燃料電池,其電解質溶液常為堿性試劑(KOH等)。
[練習]3、下圖各裝置中,溶液均為稀硫酸,不能構成原電池的是( )
2、原電池原理
(1)概念:把化學能直接轉化為電能的裝置叫做原電池。
(2)原電池的工作原理:通過氧化還原反應(有電子的轉移)把化學能轉變?yōu)殡娔堋?/u>
(3)構成原電池的條件:(1)電極為導體且活潑性不同;(2)兩個電極接觸(導線連接或直接接觸);(3)兩個相互連接的電極插入電解質溶液構成閉合回路。
(4)電極名稱及發(fā)生的反應:
負極:較活潑的金屬作負極,負極發(fā)生氧化反應,
電極反應式:較活潑金屬-ne-=金屬陽離子
負極現象:負極溶解,負極質量減少。
正極:較不活潑的金屬或石墨作正極,正極發(fā)生還原反應,
電極反應式:溶液中陽離子+ne-=單質
正極的現象:一般有氣體放出或正極質量增加。
(5)原電池正負極的判斷方法:
①依據原電池兩極的材料:
較活潑的金屬作負極(K、Ca、Na太活潑,不能作電極);
較不活潑金屬或可導電非金屬(石墨)、氧化物(MnO2)等作正極。
②根據電流方向或電子流向:(外電路)的電流由正極流向負極;電子則由負極經外電路流向原電池的正極。
③根據內電路離子的遷移方向:陽離子流向原電池正極,陰離子流向原電池負極。
④根據原電池中的反應類型:
負極:失電子,發(fā)生氧化反應,現象通常是電極本身消耗,質量減小。
正極:得電子,發(fā)生還原反應,現象是常伴隨金屬的析出或H2的放出。
(6)原電池電極反應的書寫方法:
(i)原電池反應所依托的化學反應原理是氧化還原反應,負極反應是氧化反應,正極反應是還原反應。因此書寫電極反應的方法歸納如下:
①寫出總反應方程式! ②把總反應根據電子得失情況,分成氧化反應、還原反應。
③氧化反應在負極發(fā)生,還原反應在正極發(fā)生,反應物和生成物對號入座,注意酸堿介質和水等參與反應。
(ii)原電池的總反應式一般把正極和負極反應式相加而得。
(7)原電池的應用:①加快化學反應速率,如粗鋅制氫氣速率比純鋅制氫氣快。②比較金屬活動性強弱。③設計原電池。④金屬的腐蝕。
1、化學能轉化為電能的方式:
電能 (電力) |
火電(火力發(fā)電) |
化學能→熱能→機械能→電能 |
缺點:環(huán)境污染、低效 |
原電池 |
將化學能直接轉化為電能 |
優(yōu)點:清潔、高效 |
2、已知反應X+Y=M+N為放熱反應,對該反應的下列說法中正確的是( )
A. X的能量一定高于M B. Y的能量一定高于N
C. X和Y的總能量一定高于M和N的總能量
D. 因該反應為放熱反應,故不必加熱就可發(fā)生
第二節(jié) 化學能與電能
3、能源的分類:
形成條件 |
利用歷史 |
性質 |
|
一次能源 |
常規(guī)能源 |
可再生資源 |
水能、風能、生物質能 |
不可再生資源 |
煤、石油、天然氣等化石能源 |
||
新能源 |
可再生資源 |
太陽能、風能、地熱能、潮汐能、氫能、沼氣 |
|
不可再生資源 |
核能 |
||
二次能源 |
(一次能源經過加工、轉化得到的能源稱為二次能源) 電能(水電、火電、核電)、蒸汽、工業(yè)余熱、酒精、汽油、焦炭等 |
[思考]一般說來,大多數化合反應是放熱反應,大多數分解反應是吸熱反應,放熱反應都不需要加熱,吸熱反應都需要加熱,這種說法對嗎?試舉例說明。
點拔:這種說法不對。如C+O2=CO2的反應是放熱反應,但需要加熱,只是反應開始后不再需要加熱,反應放出的熱量可以使反應繼續(xù)下去。Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應是吸熱反應,但反應并不需要加熱。
[練習]1、下列反應中,即屬于氧化還原反應同時又是吸熱反應的是( )
A.Ba(OH)2.8H2O與NH4Cl反應 B.灼熱的炭與CO2反應
C.鋁與稀鹽酸 D.H2與O2的燃燒反應
2、常見的放熱反應和吸熱反應
常見的放熱反應:①所有的燃燒與緩慢氧化。②酸堿中和反應。③金屬與酸反應制取氫氣。
④大多數化合反應(特殊:C+CO22CO是吸熱反應)。
常見的吸熱反應:①以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應如:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。
②銨鹽和堿的反應如Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O
③大多數分解反應如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。
1、在任何的化學反應中總伴有能量的變化。
原因:當物質發(fā)生化學反應時,斷開反應物中的化學鍵要吸收能量,而形成生成物中的化學鍵要放出能量。化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。一個確定的化學反應在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量,決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小。E反應物總能量>E生成物總能量,為放熱反應。E反應物總能量<E生成物總能量,為吸熱反應。
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