化学必修二第二章第二节化学能与电能优秀讲稿.ppt

化学必修二第二章第二节化学能与化学必修二第二章第二节化学能与电能电能第一页，讲稿共三十四页哦新课标人教版化学必修 第二章 第二节 化学能与电能(第2课时）第二页，讲稿共三十四页哦发展中的化学电源关于电池你了解多少？你知道电池是如何分类的吗？形状各异的电池遵循的工作原理是否相同？第三页，讲稿共三十四页哦用于汽车的铅蓄电池和燃料电池第四页，讲稿共三十四页哦用途广泛的电池用途广泛的电池用于“神六”的太阳能电池笔记本电脑专用电池手机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电池小型高性能燃料电池 第五页，讲稿共三十四页哦分类一次电池（干电池）二次电池（充电电池）蓄电池燃料电池优点:电池优劣的判断标准:能量转换效率高，供能稳定可靠。可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。易维护，可在各种环境下工作。比能量指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少比功率指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小电池的储存时间的长短第六页，讲稿共三十四页哦负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn 2+1、普通锌-锰干电池正极（石墨）：2 NH4 +2MnO2+2e=2NH3+Mn2O3+H2O电池反应 Zn+2NH4+2MnO2=Zn2+2NH3+Mn2O3+H2O锌筒石墨棒MnO2糊普通锌锰干电池的结构电解质：NH4Cl糊第七页，讲稿共三十四页哦锌外壳变薄，糊状电解质NH4Cl泄露出来，使电器腐蚀，产生NH3会胀气。为了防止泄露，在外壳套上金属筒或塑料筒，制成防漏电池。为了延长电池的寿命和提高性能，将内部的NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池。第八页，讲稿共三十四页哦2、碱性锌-锰干电池KOH负极：(-)ZnZn-2e-+2OH-=Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2(+)MnO2第九页，讲稿共三十四页哦钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓KOH溶液，已知电池内Zn的氧化产物为ZnO，3、银-锌电池（纽扣电池）负极（Zn）：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O 正极（Ag2O）：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-总反应：Ag2O+Zn=ZnO+2Ag第十页，讲稿共三十四页哦(-)ZnKOHAg2O(+)负极(Zn)：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2正极(Ag2O)：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-v电池总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag第十一页，讲稿共三十四页哦第十二页，讲稿共三十四页哦12第十三页，讲稿共三十四页哦铅蓄电池 电解质溶液：稀H2SO4负极(Pb)：正极(PbO2)：总反应：Pb-2e-+SO42-=PbSO4PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电充电Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 铅蓄电池的充放电过程：第十四页，讲稿共三十四页哦Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 2PbSO4(s)+2H2O(l)充电过程PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-还原反应阴极：阳极：PbSO4(s)+2H2O-2e-=PbO2(s)+4H+SO42-氧化反应接电源负极接电源正极充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：放电充电第十五页，讲稿共三十四页哦 缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境 优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉 其它二次电池：镍镉电池、氢镍电池、锂离子电池、锌银电池、聚合物锂离子蓄电池铅蓄电池的优缺点简析：第十六页，讲稿共三十四页哦银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O放电充电此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnD电极反应：负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-第十七页，讲稿共三十四页哦镍镉可充电电池可发生如下反应：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池的负极材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放电充电A.Cd （A）B.NiO(OH)D.Ni(OH)2C.Cd(OH)2电极反应：负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-第十八页，讲稿共三十四页哦镍镉电池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+Cd(OH)2 放电充电负极材料：Cd；正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液。反应式如下：写出电极反应式。特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。镉是有毒金属，废弃的镍镉电池如不回收，会污染环境。第十九页，讲稿共三十四页哦锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S负极：；正极：。用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。Li-e-=Li+3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S第二十页，讲稿共三十四页哦大有发展前景的燃料电池 燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。它与一般化学电池不同、一般化学电池的活性物质储存在电池内部，故限制了电池的容量，而燃料电池的电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。它在工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地排除，于是电池就不断地提供能量。目前燃料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发电的2倍。第二十一页，讲稿共三十四页哦（三）燃料电池（三）燃料电池电极材料电极材料Pt负极：通燃料负极：通燃料正极：通氧气正极：通氧气总反应：燃料燃烧的反应总反应：燃料燃烧的反应第二十二页，讲稿共三十四页哦1 1、氢氧燃料电池、氢氧燃料电池负极（负极（Pt）：通氢气）：通氢气 正极（正极（Pt）：通氧气）：通氧气电解质溶液酸性（H+）碱性（OH-）负极（Pt）正极（Pt）总反应H2-2e-=2H+O2+4e-+4H+=2H2O2H2+O2=2H2OH2-2e-+2OH-=2H2O O2+4e-+2H2O=4OH-第二十三页，讲稿共三十四页哦 甲烷燃烧电池甲烷燃烧电池 电解质为电解质为KOHKOH溶液溶液负极:CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2OKOH溶液CH4O2H2Oa b第二十四页，讲稿共三十四页哦 甲醇甲醇CHCH3 3OHOH燃烧电池燃烧电池 电解质为电解质为KOHKOH溶液溶液负极:2CH3OH+16OH-12e-=2CO32-+12H2O正极:O2+4e-+2H2O =4OH-总反应:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O第二十五页，讲稿共三十四页哦2、固体氧化物燃料电池介质电池反应：2H2+=2H2O 负极正极2H2-4e-+2O2=2H2O O2+4e-=2O2 第二十六页，讲稿共三十四页哦3、质子交换膜燃料电池介质电池反应：2H2+=2H2O 负极 正极2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O 第二十七页，讲稿共三十四页哦4、熔融盐燃料电池 电解质:Li2CO3和Na2CO3的熔融盐负极：CO 正极：空气与CO2的混合气 负极：CO-2e-+CO32-=2CO2 正极：总反应式：O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO2第二十八页，讲稿共三十四页哦 思考 为什么废旧电池必须回收，不能乱扔？防止重金属离子、酸碱性物质污染环境如 Hg2+,Cd2+回收利用有色金属，节约资源第二十九页，讲稿共三十四页哦第三十页，讲稿共三十四页哦1、碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是 A电池工作时，锌失去电子 B电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g第三十一页，讲稿共三十四页哦3.氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：H2+NiO(OH)2 Ni(OH)2+H2O。根据此反应式判断，下列叙述中正确的是A.电池放电时，H2是负极B.电池放电时，氢元素被氧化C.电池充电时，镍元素被还原 D.电池充电时，化学能转化为电能放电充电第三十二页，讲稿共三十四页哦课堂总结1、仅有一个电极材料参与反应的原电池：负极：M-xe=Mx+正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属2、两个电极均参与反应的原电池 （如蓄电池，纽扣电池）电极材料：负极：金属 正极：金属化合物电子得失均由两电极本身发生电极反应需考虑电解质溶液的参与 第三十三页，讲稿共三十四页哦3、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）两电极材料均为惰性电极负极可燃性气体失电子，正极助燃性气体得 电子电极反应考虑电解质溶液第三十四页，讲稿共三十四页哦