课件35张PPT。课题1 电池探秘1.理解电池的工作原理和构成条件。
2.了解生活中常用电池的种类、性能，知道根据需要合理选择电池。
3.认识常用电池中发生的氧化还原反应。 一、电池是怎样工作的
1.原电池的定义及构成
_______________化学能转化为电能_______电解质_________闭合回路2.原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)
(1)工作原理。负极(锌极)正极(铜极)失电子的一极；发生氧化反应的一极。得电子的一极；发生还原反应的一极。阴离子→负极，阳离子→正极负极(锌极)正极(铜极)Zn-2e-====Zn2+(2)实质。
原电池产生电流的实质，是发生了_____________。电子由
_____流向_____产生电流。 氧化还原反应负极正极3.实际应用
纽扣电池及工作原理
____KOH___Zn____HgO二、认识几种电池
1.几种电池的比较
锌筒碳棒MnO2锌筒下降
铅PbO2Pb和PbO2密度强短
H2O22H2+O2====2H2O燃料和氧化剂高2.废旧电池污染的治理
(1)废旧电池必须回收。
(2)开发使用无污染或污染小的新型电池，如_______电池。 太阳能1.原电池正、负极的判断方法 负极活泼金属氧化反应电子流出不断溶解正极较不活泼金属或非金属还原反应电子流入放出气体或电极增重2.原电池原理的应用
(1)加快化学反应速率。
理论上，氧化还原反应均可设计成原电池，因有电流产生，加快了电子的转移，从而加快了化学反应速率，如：实验室利用Zn与稀硫酸反应制取H2时，稀硫酸中滴入几滴CuSO4溶液，置换出的单质铜与锌形成原电池从而加快了H2的逸出。
(2)比较金属的活泼性。
根据溶解(或质量减轻)的为负极，质量增加(或产生气泡)的为正极，结合负极活泼性＞正极活泼性，便可作出结论。 (3)用于金属的防护。
使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁制的输水管道或钢铁桥梁等，可将其与锌块相连接，使锌作原电池的负极。 3.设计原电池——“一拆、二选”
(1)一拆：首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。
(2)二选：①电极材料的选择：在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；活动性较弱的金属或能导电的非金属物质作为正极。原电池中的负极必须能够与电解质溶液反应。 ②电解质溶液的选择。
电解质溶液中一般要有能够与负极发生反应的物质。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜?锌构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2＋的溶液中。 原电池的构成及工作原理
【典例1】(2012·无锡模拟)根据氧化还原反应： 2Ag＋(aq)＋Cu(s)====Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示，(盐桥中为琼脂饱和KNO3,能使离子通过)。请回答下列问题：
(1)电极X的材料是__________；电解质溶液Y是________。
(2)银电极为电池的________极，写出两电极的电极反应式：银电极：_________；X电极：__________。
(3)外电路中的电子是从_________电极流向_______电极。
(4)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是_______(填序号)。
A.K+ B.NO3- C.Ag+ D.SO42-【思路点拨】解题关键点有以下两点：
(1)将总反应拆成两个半反应。
(2)分析电极材料X和溶液Y应该是什么。【解析】(1)根据硫酸铜可知X为铜，根据银可知 Y为硝酸银；(2)铜比银活泼，所以铜失电子作负极，银得电子作正极；(3)电子从负极经过外线路流向正极；(4)溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
答案：(1)铜 AgNO3溶液
(2)正 Ag＋＋e－====Ag Cu－2e－====Cu2＋
(3)铜(X) Ag (4)B 【延伸探究】
(1)没有了盐桥原电池还能不能工作？
提示：没有了盐桥，不能形成闭合回路，原电池不能再工作。
(2)电路中通过0.2 mol电子时，正负极的质量各有什么变化？
提示：正极Ag+得电子析出Ag，0.2 mol电子析出0.2 mol Ag，增重21.6 g，负极铜溶解，0.2 mol电子溶解0.1 mol Cu，铜电极消耗6.4 g。 【方法技巧】确定原电池负极的常用方法
(1)根据电极材料：活泼性相对较强的金属为负极(例外：Mg-Al-NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极等)。
(2)根据电子流向：电子流出的一极。
(3)根据电流流向：电流流入的一极。
(4)根据离子的移动方向：阴离子移向的一极。
(5)根据反应类型：发生氧化反应的一极。
(6)根据反应现象：电极不断溶解或质量不断减小的一极(例外：燃料电池等)。【变式训练】关于如图所示的原电池，下列说法正确的是
( )
A.电子从锌电极通过电流表流向铜电极
B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移
C.锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应
D.铜电极上发生的电极反应是2H＋＋2e-====H2↑ 【解析】选A。由原电池装置图可知，负极为Zn，发生反应：Zn－2e－====Zn2＋；正极为Cu，发生反应：Cu2＋＋2e－====Cu。盐桥中的阴离子向ZnSO4溶液中迁移，阳离子向CuSO4溶液中迁移。所以正确答案为A。 【变式备选】如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( )
A.外电路的电流方向为：X→外电路→Y
B.若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
C.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y
【解析】选D。外电路的电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反。X极失电子，作负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的是氧化反应。若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X为Fe。 常见原电池及应用
【典例2】氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：
(1)氢氧燃料电池的能量转化的主要形式是____________，在导线中电子流动方向为_______________(用a、b表示)。
(2)如果电解质溶液为KOH溶液，则负极反应式为_______
________________________________________________。
(3)电极表面镀铂粉的原因是________________________
_________________________________________________。 (4)该电池工作时，H2和O2由外部连续供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ.2Li+H2 2LiH
Ⅱ.LiH+H2O====LiOH+H2↑
反应Ⅰ中的还原剂是_______，反应Ⅱ中的氧化剂是____。 【思路点拨】解答本题需要注意以下两点：
(1)电解质溶液的酸碱性影响电极反应式的书写。
(2)判断氧化剂、还原剂应关注化合价变化。
【解析】(1)原电池的工作原理是将化学能转化成电能。由于燃料电池的电池反应式就是它燃烧的化学方程式，所以该燃料电池的电池反应式为：2H2+O2====2H2O，其中氢元素从零价升至+1价，失去电子，即电子从a流向b。(2)负极为失去电子的一极，即H2失电子生成H+，当电解质溶液为KOH溶液时，由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上OH-；正极为得电子的一极，O2获得电子生成OH-。 (3)铂粉吸附气体的能力强，可增大电极单位面积吸附的H2、O2的分子数，加快电极反应速率。(4)Ⅰ.Li从零价升至+1价，做还原剂。Ⅱ.H2O中的氢从+1价降至H2中的零价，做氧化剂。
答案：(1)由化学能转化为电能 由a到b
(2)2H2+4OH--4e-====4H2O(或H2+2OH--2e-====2H2O)
(3)增大电极单位面积吸附的H2、O2的分子数，加快电极反应速率
(4)Li H2O 【警示钟】
书写电极反应时易出错的几点
(1)两极得失电子数目相等；
(2)电极反应式常用“====”不用“ ”表示；
(3)电极反应式中若有气体生成，需加“↑”；而弱电解质或难溶物均以分子式表示，其余以离子符号表示；
(4)写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒，可在电极反应式一端根据需要添加H＋或OH－或H2O；
(5)两电极反应、电池总反应的三个方程式，若已知其中两个，可由方程式的加减得到第三个。【变式训练】下列有关电池的说法不正确的是( )
A.手机上用的锂离子电池属于二次电池
B.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D.锌锰干电池中，锌电极是负极
【解析】选B。在铜锌原电池中，铜作正极，锌作负极，电子从负极流出经外电路流向正极，即电子沿外电路从锌电极流向铜电极。 课件25张PPT。课题2 家用燃料的更新 1.了解煤的种类、化学成分以及煤的燃烧对环境的污染。
2.了解煤的气化以及各种煤气的化学成分和燃烧时发生的化学反应。
3.了解液化石油气、天然气、沼气的主要化学成分及燃烧时发生的反应。 一、历史悠久的燃料——煤
1.煤的组成
2.煤的分类有机化合物无机物碳硫、磷、氢、氮、氧无烟煤烟 煤 褐 煤泥 煤3.煤的应用
(1)直接燃烧做家用燃料,一般是烧_____________。
(2)以煤为原料制成气体燃料。 煤球或蜂窝煤气体2C+O2 2CO C+H2O CO+H2 隔绝空气加强热(1 000 ℃以上) 二、使用方便的燃料——液化石油气
1.成分
液化石油气的主要成分是_____和_____，还含有少量的_____
和_____。
2.保存
通过加压使其变为液体贮存在钢瓶中，运输和使用都很方
便。
3.燃烧的主要化学反应
________________________
___________________________丙烷丁烷丙烯丁烯C3H8+5O2 3CO2+4H2O、2C4H10+13O2 8CO2+10H2O4.安全使用
(1)空气供应不足，不仅会造成石油气燃烧不完全，还产生
有毒的___气体。
(2)气温较低或液化石油气量较少时，不能
_________________或___________________。
(3)不能将气罐中的残留物倒入_______或_______中，否则
会发生危险。 CO用火烧烤气罐底部将气罐倒置过来使用下水道垃圾道三、洁净燃料
1.天然气和沼气 甲烷CH4+2O2 CO2+2H2O 气体2.沼气的生产方法 1.几种气体燃料的主要成分及其用途 名称来源炼铁高炉石油炼制厂油田天然气田、油田裂解炉农肥、作物等主要成分CO2、CO等低级烷烃低级烷烃甲烷乙烯、丙烯CH4用途燃料燃料、化工原料燃料、化工原料燃料、化工原料石油化工原料燃料2.煤干馏的主要产品和用途 产品焦炉气 粗氨水粗苯主要成分氢气、甲烷、乙烯、
一氧化碳氨和铵盐苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯酚类、萘沥青碳用途气体燃料、
化工原料炸药、染料、医药、
农药、合成材料染料、农药、医药、
合成材料筑路材料、电极冶金、电石、
合成氨造气、燃料3.煤的气化与直接燃煤的对比
煤的性质及使用
【典例1】煤是一种重要的能源和化工原料，根据有关知识和信息，回答下列问题：
(1)有关煤的叙述正确的是_________。
A.煤是由焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气组成的混合物
B.煤可以转化为气体或液体燃料
C.煤直接燃烧不仅利用率低，而且污染环境
D.煤是一种可再生能源 (2)已知煤的部分结构模型如图所示，从煤的结构模型来看，煤是工业上获得_______烃的重要来源。如果充分燃烧生成的大气污染物是_____________、________________。(3)城市家用燃料大多为天然气、石油液化气或煤气，煤气的主要成分为CO和H2，CO和H2是用焦炭和水蒸气反应制得的，写出制取水煤气的主要化学方程式________________
_________________________________________________。
(4)水煤气不仅是优良的气体燃料，还是重要的化工原料。CO和H2在一定条件下可以合成：a.甲醇 b.甲醛 c.甲酸 d.乙酸。试分析当CO和H2按1∶1的体积比混合反应，合成上述_________(填字母)物质时原子利用率为100%。 【思路点拨】煤的部分结构中含苯环，干馏可得芳香烃，因煤中含S、N元素，完全燃烧可生成SO2、NOx等大气污染物。
【解析】(1)焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气是煤的干馏产物，而不是组成煤的成分；煤是不可再生能源。
(2)从煤的结构看，它是工业获取苯等芳香烃的原料，又因含S、N，完全燃烧生成SO2、NOx等大气污染物。
(3)焦炭和水蒸气在高温下反应生成CO和H2。
(4)当CO和H2按1∶1的体积比混合反应生成(甲醛)CH2O时原子利用率为100%。 答案：(1)B、C (2)芳香 SO2 NOx
(3)C+H2O CO+H2 (4)b
【延伸探究】(1)煤的气化和干馏是物理变化还是化学变化？
提示：从煤的结构判断可知煤并不是由苯、甲苯、CO、H2、CH4、氨水等组成的，而气化时会生成CO、H2，干馏时生成焦炭、煤焦油、焦炉气，所以煤的气化、干馏都是化学变化。
(2)煤直接燃烧有哪些弊端？
提示：因煤中含有硫、氮、磷、硅、铝、铁等元素，直接燃烧时会产生CO、SO2、氮氧化物等有害气体，还会产生大量的固体灰尘和固体垃圾，污染空气、水源等。 气体燃料的使用
【典例2】现在城市使用的燃料大多是煤气、液化石油气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气，由煤炭与水(蒸气)反应制得，故又称水煤气。
(1)试写出制取煤气的主要化学方程式：________________
_________________________________________________； (2)已知在常温下，1 mol丙烷(C3H8)完全燃烧放出
2 220.0 kJ 热量；1 mol CO完全燃烧放出282.57 kJ热量；1 mol H2完全燃烧放出285.8 kJ热量。试比较：
①相同质量的丙烷和氢气燃烧，产生热量的比值为_____。
②相同条件下，相同体积的丙烷和CO完全燃烧产生热量的比值为______。
(3)氢气是未来的理想能源，除产生的热量多之外，还具有的优点是___________________________________________
_________________________________________________。 【思路点拨】解答本题要注意以下三点：
(1)水煤气的主要成分是CO和H2；
(2)计算燃烧放出的热量时要注意物质的量和质量、体积的
关系；
(3)H2燃烧不产生污染。
【解析】(1)制取水煤气的主要化学方程式为：
C+H2O CO+H2。
(2)①设丙烷和H2的质量都为x，则燃烧时产生的热量的比
值为
≈1∶2.83。 ②相同条件下，相同体积的丙烷和CO物质的量相同，完全燃烧时放出的热量比值为2 220.0∶282.57≈8∶1。
(3)氢气是未来的理想能源，其优点有三：一是产生的热量多，二是来源广泛，三是产物无污染。
答案：(1)C+H2O CO+H2
(2)①1∶2.83 ②8∶1
(3)来源广泛、产物无污染 【警示钟】
解答该题第(2)小题时要注意题干信息中给出的是物质的量，而计算时用的是质量和体积，解答时要注意转换。 【变式训练】天然气的主要成分CH4是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应前者大。下列是有关天然气的几种叙述：①天然气与煤相比较，天然气是较洁净的能源；②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的是( )
A.只有① B.只有②
C.①② D.①②③
【解析】选C。等质量的CH4和CO2，CH4的物质的量大，产生的CO2多，故温室效应大；燃烧天然气不会产生酸雨。 课件28张PPT。课题3 汽车燃料清洁化 1.了解汽油的主要化学成分以及在汽缸中发生的主要化学反应。
2.了解汽油燃烧后产生的主要有害气体成分，以及治理汽车尾气的主要方法。
3.了解清洁燃料汽车所用燃料及理想的清洁燃料氢气。 一、从汽油谈起
1.汽油的组成和燃烧
(1)组成。
烃 己烷、庚烷、 辛烷和壬烷 (2)汽油的燃烧特点(以戊烷为例)。
C5H12+8O2 5CO2+6H2O。 2C5H12+11O2 10CO+12H2O C5H12+3O2 5C+6H2O 2.汽油的辛烷值
(1)汽油爆震。
汽油进入汽缸燃烧到一定程度时，未燃烧的混合气体会出
现许多_________，使燃烧速度猛增，产生强大的压力脉
冲，出现清脆的_________声，这种就是人们所说的爆燃或
爆震。 燃烧中心金属敲击(2)汽油抗震性的衡量标志——辛烷值。
标号 抗爆震 支链多 高 直链烃 (3)
3?汽车尾气及处理措施
(1)汽车尾气中有害气体的产生途径及危害。 四乙基铅甲基叔丁基醚氮氧化物 SO2 光化学烟雾 (2)消除汽车尾气对环境污染的方法。
①催化转化器法
②使用清洁燃料或新型能源。 CO2和N2 2CO+2NO 2CO2+N2 SO2向SO3 二、汽车燃料的清洁化
1.清洁燃料车
(1)所用燃料：___________和___________。
压缩天然气液化石油气CO、NOx 积炭 2.氢气——汽车最理想的清洁燃料
(1)优点。
①释放能量多——燃烧相同质量的氢气和汽油，前者放出
的热量约是后者的____。
②不污染环境——氢气燃烧生成水，没有___________。
(2)不足：当前制取氢气_______，氢气_________。
(3)发展方向：研究新的_______________________，如光电
解水制氢气和研制储氢合金。 3倍灰渣和废气成本高储存困难制氢技术和氢气储存方法3.燃料电池汽车
(1)燃料电池示意图。
不产生污染 1.汽车尾气的来源和处理
(1)来源。
①若空气不足，则会产生CO有害气体。
②若空气过量则产生氮氧化合物NOx，如
N2+O2====2NO，2NO+O2====2NO2，其中CO、NOx都是空气污染物。
③另外汽油中的硫氧化生成SO2。 (2)危害。
①一氧化碳导致低氧血症，引起组织缺氧，甚至导致人体死亡。
②二氧化硫和空气中的氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫又和空气中的水反应生成硫酸，硫酸随雨水降下，成为酸雨。
③氮的氧化物能引起酸雨和光化学烟雾。(3)处理方法。
①汽车排气管上安装填充有催化剂的催化装置，可加速有害气体的转化，如2CO+2NO 2CO2+N2。
②推广使用乙醇、甲醇等清洁能源。
③节能技术的推广使用。
④加大环境立法和执法的力度，把高污染、超标排放尾气的汽车淘汰。
(4)缺点。
①无法消除硫的氧化物对环境的污染，还加速了SO2向SO3的转化，使排出的废气酸度升高。
②只能减少，无法从根本上杜绝有害气体产生。 2.清洁燃料的分类和优点
(1)分类：液化石油气(简称LPG)、液化天然气(简称LNG)、压缩天然气(CNG)、甲醇、酒精、甚至菜油等。
(2)优点：①大大降低了对环境的污染(排放的CO、NOx等比汽油汽车下降90％以上)；
②发动机汽缸几乎不产生积炭现象；
③可延长发动机的使用寿命。 汽车尾气及其处理
【典例1】汽车作为曾经推动人类文明向前跃进的现代社会的产物，在给人类生活带来便捷舒适的同时，对自然生态环境也带来了害处,它是城市空气的重要污染源之一。
(1)汽车尾气中的大气污染物有(写化学式)___________。 (2)治理尾气的方法之一是在汽车的排气管上安装一个“催化转化器”(用铂、钯合金作催化剂)，它的作用是使CO和NO反应，生成两种气体，其中一种可以参与植物的光合作用，另一种是空气中含量最多的气体。请写出CO与NO反应的化学方程式____________________。 【思路点拨】解答本题要注意以下两点：
(1)汽油不完全燃烧产生CO等气体。
(2)书写化学方程式时注意配平。
【解析】(1)汽车尾气中的污染物主要有一氧化碳、二氧化氮和二氧化硫。(2)一氧化碳和一氧化氮反应生成氮气和二氧化碳。
答案：(1)CO、NO、NO2和SO2
(2)2CO+2NO 2CO2+N2 【变式训练】我国从2001年2月1日起就停止生产含铅汽油，提倡使用无铅汽油，其主要原因是( )
A.提高汽油燃烧效率
B.降低汽油成本
C.避免铅污染大气
D.铅资源短缺
【解析】选C。含铅汽油形成的汽车尾气中也含铅等有害物质，对人体尤其是儿童危害严重。 汽车燃料清洁化
【典例2】在中国深圳召开的世界电动车大会上，雪佛兰氢燃料电池车亮相，其主要动力来自以氢气为燃料的氢镍燃料电池组。
(1)雪佛兰燃料电池车与单纯燃油车相比的优点是________
_________________________________________________。
(2)雪佛兰燃料电池车的工作原理是__________________。
(3)氢能与其他能源相比，具有的优点是________________
_________________________________________________，
氢燃料电池汽车的普及还十分困难，你认为其中的原因有_____________________________________(填一项即可)。 【思路点拨】燃料电池常用的燃料是H2、CH4、乙醇等，发生原电池反应时，生成CO2和H2O，能量转化率高，无污染。燃料不在汽缸内燃烧，不产生氮氧化物。
【解析】(1)燃料电池比直接燃烧燃料的优点主要是能量利用率高、不产生CO、氮氧化物等污染性物质。
(2)将燃料的化学能转化为电能。
(3)原料来源广，易燃烧，热值高而且没有灰渣和废气，不会污染环境；制取氢气耗能大，成本高，储存和运输困难，安全性低，加氢站建设投资大等。 答案：(1)低燃料消耗和低排放、低污染
(2)从电池的正极输进氧气或空气，负极输进燃料如甲醇、氢气等，通过电池内发生的化学反应将燃料的化学能转化为电能
(3)原料来源广，易燃烧，热值高而且没有灰渣和废气，不会污染环境制取氢气耗能大，成本高，储存和运输困难，安全性低，加氢站建设投资大等(回答一项即可)
【延伸探究】将乙醇制成燃料电池和将乙醇制成乙醇汽油作为汽车动力，哪个更好？
提示：制成乙醇燃料电池更好。因为乙醇燃料电池的反应产物是CO2和H2O，无污染。电动汽车噪音小，而乙醇汽油仍然是燃料，在汽缸内燃烧仍会产生CO、氮氧化物等污染物，只是比纯汽油少些。 【变式备选】如图是对三种不同类型汽车(以序号1、2、3表示)的废气排放情况进行的比较。这三种汽车分别是以汽油为燃料的汽车、以天然气为燃料的汽车和电动汽车。请判断其中序号为1的是_____汽车，序号为3的是____汽车。
【解析】以汽油为燃料的汽车产生的尾气中有大量的碳氢化合物、CO、NOx和CO2；以天然气为燃料的汽车产生的尾气中含有以上气体较少一些；而电动汽车(以蓄电池为动力)放出的气体最少，故序号为1的是电动汽车，序号为3的是以汽油为燃料的汽车。
答案：电动 以汽油为燃料的 课件6张PPT。主题3 阶段复习课 ①④③②【备选答案】
①氧化还原反应
②自发的氧化还
原反应
③燃料电池
④活泼性二、家用燃料的更新 三、汽车燃料清洁化
