化学必修二第二章第二节化学能与电能讲稿.ppt

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1、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，讲稿共三十页哦发展中的化学电源发展中的化学电源关于电池你了解多少？关于电池你了解多少？你知道电池是如何分类的吗？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？形状各异的电池遵循的工作原理是否相同？第二页，讲稿共三十页哦用途广泛的电池用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池第三页，讲稿共三十页哦用途广泛的电池用途广泛的电池用于用于“神六神六”的太阳能电池的太阳能电池笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池手机专用电池手机专用电池摄摄像像机机专专用用电电池池各各式式各各样样的的纽

2、纽扣扣电电池池小型高性能燃小型高性能燃料电池料电池 第四页，讲稿共三十页哦分类分类一次电池一次电池（干电池干电池）二次电池二次电池（充电电池充电电池）蓄电池蓄电池燃料电池燃料电池优点优点:电池优劣的判断标准电池优劣的判断标准:能量转换效率高，供能稳定可靠。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。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。易维护，可在各种环境下工作。比能量比能量指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少比功率比功率指电池单位质量或单位体

3、积所能输出功率的大小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电池的储存时间的长短二、化学电源二、化学电源第五页，讲稿共三十页哦（一）一次电池（一）一次电池 放电之后不能充电的电池放电之后不能充电的电池（内部的氧化还原反应是不可逆内部的氧化还原反应是不可逆内部的氧化还原反应是不可逆内部的氧化还原反应是不可逆的）的）的）的）负极负极（锌筒）（锌筒）：Zn-2e-=Zn 2+1、普通锌、普通锌-锰干电池锰干电池正极正极（石墨）（石墨）：2 NH4+2MnO2+2e=2NH3+Mn2O3+H2O电池反应电池反应 Zn+2NH4+2MnO2=Zn2+2NH3+Mn2O3+H2O发展

4、中的电池发展中的电池锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2糊糊普通锌锰干电池的结构普通锌锰干电池的结构电解质：电解质：NH4Cl糊糊第六页，讲稿共三十页哦缺点：缺点：缺点：缺点：放电时间短，放电时间短，锌外壳变薄，糊状电解质锌外壳变薄，糊状电解质NH4Cl泄露出来，使泄露出来，使电器腐蚀，产生电器腐蚀，产生NH3会胀气。会胀气。为了防止泄露，在外壳套上为了防止泄露，在外壳套上金属筒或塑料筒金属筒或塑料筒，制成防漏电池。制成防漏电池。为了延长电池的寿命和为了延长电池的寿命和提高性能，将内部的提高性能，将内部的NH4Cl换成湿的换成湿的KOH，并在构造上，并在构造上进行改进，制成进行改进，制成碱性锌锰电池碱

5、性锌锰电池。发展中的电池发展中的电池第七页，讲稿共三十页哦2、碱性锌、碱性锌-锰干电池锰干电池KOHKOH负极：负极：(-)ZnZn-2e-+2OH-=Zn(OH)2正极：正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-缺点：缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电和连续放电电池总反应：电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2(+)MnO2氢氧化氧锰氢氧化氧锰氢氧化氧锰氢氧化氧锰第八页，讲稿共三十页哦钮扣电池钮扣电池：不

6、锈钢制成一个由正极：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由正极一端填充由AgAg2 2O O和少量和少量石墨石墨组组成的正极活性材料，负极盖一端填成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，充锌汞合金作负极活性材料，电解电解质溶液为浓质溶液为浓KOHKOH溶液溶液，已知电池内，已知电池内ZnZn的氧化产物为的氧化产物为ZnOZnO，3、银、银-锌电池（纽扣电池）锌电池（纽扣电池）负极（负极（ZnZn）：）：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O 正极（正极（Ag2O）：）：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-总反应：总反应

7、：Ag2O+Zn=ZnO+2Ag发展中的电池发展中的电池第九页，讲稿共三十页哦(-)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+2Ag3、银锌电池、银锌电池(纽扣电池纽扣电池)比能量大、电压稳定、储蓄时间长，适宜小电流连续放点比能量大、电压稳定、储蓄时间长，适宜小电流连续放点比能量大、电压稳定、储蓄时间长，适宜小电流连续放点比能量大、电压稳定、储蓄时间长，适宜小电流连续放点第十页，讲稿共三十页哦（二）充电电池（二）充电电池二次电池：二次电池：二次电池：

8、二次电池：氧化还原反应在氧化还原反应在充电充电时可以时可以时可以时可以逆向逆向进行进行。放电：化学能转化电能，作原电池放电：化学能转化电能，作原电池放电：化学能转化电能，作原电池放电：化学能转化电能，作原电池充电：电能转化化学能，作电解池充电：电能转化化学能，作电解池发展中的电池发展中的电池第十一页，讲稿共三十页哦12第十二页，讲稿共三十页哦铅蓄电池铅蓄电池 电解质溶液：稀电解质溶液：稀H2SO4负极负极(Pb)：正极正极(PbO2)：总反应：总反应：Pb-2e-+SO42-=PbSO4PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2

9、O放电放电充电充电放电时放电时Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程：第十三页，讲稿共三十页哦Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 2PbSO4(s)+2H2O(l)充电过程充电过程PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-还原反应还原反应阴极：阴极：阳极：阳极：PbSO4(s)+2H2O-2e-=PbO2(s)+4H+SO42-氧化反应氧化反应接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极充电过程总反应：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：铅蓄电池的充放

10、电过程：放电放电充电充电第十四页，讲稿共三十页哦 缺点：缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境比能量低、笨重、废弃电池污染环境 优点：优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉格低廉 其它二次电池：其它二次电池：镍镉电池、氢镍电池、锂离子电池、锌镍镉电池、氢镍电池、锂离子电池、锌银电池、聚合物锂离子蓄电池银电池、聚合物锂离子蓄电池铅蓄电池的优缺点简析：铅蓄电池的优缺点简析：第十五页，讲稿共三十页哦银银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充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：电和放电过程可以表示为：2A

11、g+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O放电放电充电充电此电池放电时，负极上发生反应的物质是（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：电极反应：负极：负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-第十六页，讲稿共三十页哦镍镍镉可充电电池可发生如下反应：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由此可知，该电池的负极材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放电放电充电充电A.Cd （A）B.NiO(OH)D.Ni(OH)2C.Cd(O

12、H)2电极反应：电极反应：负极：负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-第十七页，讲稿共三十页哦镍镉电池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+Cd(OH)2 放放电电充电充电负极材料：负极材料：Cd；正极材料：正极材料：涂有涂有NiO2，电解质：电解质：KOH溶液。溶液。反应式如下：反应式如下：写出电极反应式。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。，废弃的镍镉电池如不回收，会污染环境。第十八页，讲

13、稿共三十页哦锂亚硫酰氯电池锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl(Li-SOCl2 2)：8Li+3SOCl8Li+3SOCl2 2=6LiCl+Li=6LiCl+Li2 2SOSO3 3+2S+2S负极：负极：；正极：正极：。用途：质轻、高能用途：质轻、高能(比能量高比能量高)、高工作效率、高稳定电、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压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。领域。Li-eLi-e-=Li=Li+3SOCl3SOCl2 2+8e+8e-=6Cl=6Cl-+SO+SO3 32-2-+2S+2S第十九页，讲稿共三十页哦大有发展前景的燃料电池大

14、有发展前景的燃料电池 燃料电池是燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成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，元件。它在工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给燃料和氧化剂连续地由外部供给，

15、在电极上不断地进行反应，生成物不断地排除，于是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。电池就不断地提供能量。它的它的电极材料一般为活性电电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。等。目前燃料电池的能量转化率可达近目前燃料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发，约为火力发电的电的2倍。倍。第二十页，讲稿共三十页哦（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：燃料燃烧的反应第二十一页，讲稿共三十页哦1 1、氢氧燃料电池、

16、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-第二十二页，讲稿共三十页哦 甲烷燃烧电池甲烷燃烧电池 电解质为电解质为KOHKOH溶液溶液负极负极:CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O正极正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应总反应:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2OKOH溶液溶液CH4O2H2Oa b第二十三页，讲稿共三十页哦

17、 甲醇甲醇CHCH3 3OHOH燃烧电池燃烧电池 电解质为电解质为KOHKOH溶液溶液负极负极:2CH3OH+16OH-12e-=2CO32-+12H2O正极正极:O2+4e-+2H2O =4OH-总反应总反应:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O第二十四页，讲稿共三十页哦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=2H2OO2+4e-=2O2 第二十五页，讲稿共三十页哦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 第二十六页，讲稿共三十页哦4、熔融盐燃料电池、

18、熔融盐燃料电池 电解质电解质:Li2CO3和和Na2CO3的熔融盐的熔融盐负极：负极：CO正极：空气与正极：空气与CO2的混合气的混合气负极：负极：CO-2e-+CO32-=2CO2正极：正极：总反应式：总反应式：O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO2第二十七页，讲稿共三十页哦 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，节约资源第二十八页，讲稿共三十页哦减减 少少 污污 染染节节 约约 资资 源源第二十九页，讲稿共三十页哦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第三十页，讲稿共三十页哦