化学能转化为电能

化学能间接转化为电能（火力发电过程）

• 能量转换过程：

  $化学能\ce{->[燃料燃烧]}热能\ce{->[蒸汽轮机]}机械能$$\ce{->[发电机]}电能$

• 转换的关键：燃烧 （实质是氧化还原反应）

• 存在的问题：使用的化石燃料属于不可再生资源；经过了多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低，环境污染严重。

原电池—化学能直接转化为电能

实验探究：化学能转化为电能

• 实验装置：

• 实验现象：

  ①锌片逐渐溶解，且锌片表面有气泡，铜片表面无明显现象。

  ②锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡，且产生气泡的速度比装置①快。电流表指针发生偏转。

• 解释与说明:

  ①锌与稀硫酸发生反应，有气体生成，而铜与稀硫酸不反应。

  ②锌与稀硫酸反应，但产生气体的位置发生了改变，气体在铜片上生成。

  ③导线中产生了电流。

原电池的工作原理

• 定义：把化学能转化为电能的装置叫原电池。

• 原理示意图：

  

• 负极（$\ce{Zn}$极）

  发生氧化反应，电极反应式：

  $Zn-2e^-\ce{=}Zn^{2+}$

  电子流出的一极，发生氧化反应

• 正极（$\ce{Cu}$极）

  发生还原反应，电极反应式：

  $2H^++2e^-\ce{=}H_2↑$

  电子流入的一极，发生还原反应

• 原电池总反应：

  $Zn+2H^+ \ce{=}Zn^{2+}+H_2↑$

   

• 原电池电极反应式的书写：

  ①列物质，标得失：按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，首先确定正负极，再判断出两极的反应物与产物，找出得、失电子的数量。

  ②看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液中应能稳定存在。如在酸性介质中$\ce{O2}$应结合$\ce{H^+}$生成水，在碱性或中性环境中，$\ce{O_2}$应结合水生成$\ce{OH^-}$。电极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等。

  ③两式相加验总式：正负两极反应式相加得到电池的总反应式。也可以用总反应式减去一极反应式，得到另外一极的电极反应式。

   

• 原理解释

  

  ①负极发生氧化反应，正极发生还原反应。（简记：”负失氧，正得还“）

  ②电流方向：正极$\ce{->}$负极（导线中）

  ③电子流动方向：负极$\ce{->}$正极（导线中）

  ④离子移动方向：电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。

构成原电池的条件

• 两极：

  两个能导电的电极。一般为两种活动性不同的金属，其中较活泼的金属作负极，较不活泼金属作正极；

  或金属与能导电的非金属（石墨等）作电极，其中金属作负极，非金属作正极。

  两极材料可以参与反应，也可以不参与反应。

• 能自发进行的氧化还原反应。

• 用导线连接形成闭合回路。

• 电解质溶液（或熔融电解质）。