新人教版化学必修2高中《化学能与电能》ppt课件六.ppt

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1、第二节第二节 化学能与电能化学能与电能第第 二二 课课 时时一些实际生活中常用的电池一些实际生活中常用的电池 锌锌锰锰干电池干电池 汽车用铅蓄电池汽车用铅蓄电池 锂离子充电电池锂离子充电电池 氢氢 氧氧 燃燃 料料 电电 池池二、发展中的化学电源二、发展中的化学电源化化学学电电池池一次性电池：一次性电池：如干电池如干电池二次电池二次电池（可充电电池）：铅蓄（可充电电池）：铅蓄电池等电池等燃料电池：燃料电池：氢氧燃料电池氢氧燃料电池(1)(1)干电池的构造是什么样的干电池的构造是什么样的?(2)(2)干电池的负极和正极分别是什么干电池的负极和正极分别是什么?电解质电解质溶液又是什么溶液又是什么?

2、(3)(3)干电池使用久了会发生什么现象干电池使用久了会发生什么现象?思考题思考题1 1、干电池结构及电极反应原理、干电池结构及电极反应原理负极：负极：Zn 2e-=Zn2+正极：正极：2NH4 4+2e-=2NH3+H2总反应：总反应：Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2其他干电池：其他干电池：碱性锌碱性锌-锰干电池、锰干电池、银银-锌纽扣电池等锌纽扣电池等优点：优点：携带方便携带方便缺点：缺点：电量小，污染大电量小，污染大干电池（负极）（负极）（正极）（正极）锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌-锰

3、干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等干电池结构及电极反应原理干电池结构及电极反应原理负极：负极：Pb+SOPb+SO4 42-2-2e-2e-PbSOPbSO4 4正极：正极：PbOPbO2 2+4H+4H+SO+SO4 42-2-+2e+2e-PbSOPbSO4 4+2H2H2 2O O 2、充电电池：、充电电池：（1 1）铅蓄电池）铅蓄电池PbOPbO2 2+Pb+2H+Pb+2H2 2SOSO4 4 2PbSO2PbSO4 4+2H+2H2 2O O放电放电放电放电充电充电充电充电总反应式：总反应式：总反应式：总反应式：是用铅锑合金铸成格板，在格板上分是用铅

4、锑合金铸成格板，在格板上分别填充别填充PbO2PbO2和和PbPb作为正极和负极，二作为正极和负极，二者交替者交替 。用硫酸做电解质溶液。用硫酸做电解质溶液。（2 2）镍）镍镉可充电电池：镉可充电电池：镍镍镉电池的负极为金属镉镉电池的负极为金属镉(Cd)(Cd)，正极为，正极为NiO(OH)NiO(OH)，电解液为，电解液为KOHKOH溶液。溶液。正极：正极：2NiO(OH)2NiO(OH)2H2H2 2O O2e2e-2Ni(OH)2Ni(OH)2 2 2OH2OH-负极：负极：CdCd 2OH2OH-2e2e-Cd(OH)Cd(OH)2 2总反应式：总反应式：CdCd2NiO(OH)2Ni

5、O(OH)2H2H2 2O 2Ni(OH)O 2Ni(OH)2 2Cd(OH)Cd(OH)2 2放电放电放电放电 充电充电充电充电氧化氢氧化锂氧化氢氧化锂用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。优点：质量作负极相比较，使用寿命大大延长。优点：质量轻、电压高、工效高和贮存寿命长。用途：用于轻、电压高、工效高和贮存寿命长。用途：用于电脑、照相机、手表、心脏起搏器上，及火箭、电脑、照相机、手表、心脏起搏器上，及火箭、导弹等的动力电源。导弹等的动力电源。（3 3）锂电池锂电池锂亚硫电池：它使用金属锂亚硫电池：它使用金属(Li)

6、(Li)和石墨作电极，金属锂和石墨作电极，金属锂(Li)(Li)作作负极，四氯化铝锂负极，四氯化铝锂(LiAlCl(LiAlCl4 4)溶溶解在亚硫酰氯解在亚硫酰氯(SOCl(SOCl2 2)组成的电组成的电解质溶液中，亚硫酰氯解质溶液中，亚硫酰氯(SOCl(SOCl2 2)也作正极反应物。也作正极反应物。正极：正极：3SOCl28e-6Cl-SO32-2S负极：负极：8Li8e-8Li+总反应：总反应：8Li8Li3SOCl3SOCl2 2 6LiCl6LiClLiLi2 2SOSO3 32S2S锂离子充电电池锂离子充电电池3 3、新型燃料电池新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全

7、部燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入入（还原性气体从负极充入，氧化性气体从正还原性气体从负极充入，氧化性气体从正极充入极充入）。）。同时将电极反应产物不断排出电池同时将电极反应产物不断排出电池 使用燃料电池的汽车使用燃料电池的汽车总反应：总反应：2H2H2 2+O+O2 22H2H2 2O O（1 1）氢氧燃料电池）氢氧燃料电池负极：负极：2H2H2 24OH4OH-4e4e-4H4H2 2O O正极：正极：O O2 22H2H2 2O O4e4e-4OH4OH-2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4

8、OH-2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=4H2O2H2+4OH-4e-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH-例例2.2.氢氧燃料电池反应为氢氧燃料电池反应为:2H:2H2 2+=2H=2H2 2O,O,以铂为电极以铂为电极,写出在酸性写出在酸性,中性中性,碱性环境中工碱性环境中工作时的电极反应式于下表中作时的电极反应式于下表中（2 2）甲烷碱性燃料电池：）甲烷碱性燃料电池：正极：正极：2O2O2 24H4H2 2O O8e8e-8OH8OH-负极：负极：CHCH4 410OH10OH-8e8e-COCO3 32-2-7H7H2 2O O总反应式：总反应式：CHCH4 42O2O2

9、 22OH2OH-COCO3 32-2-3H3H2 2O O 原电池原电池电极反应式的书写电极反应式的书写燃料电池的电极反应式书写规律燃料电池的电极反应式书写规律:先先写出燃烧反应的化学方程式；写出燃烧反应的化学方程式；再再看燃料产物是否跟电解液反应，进而改写看燃料产物是否跟电解液反应，进而改写燃料电池总反应；燃料电池总反应；其次其次根据电解液的根据电解液的酸碱性酸碱性，写出，写出正极正极的电极的电极反应式反应式(即即O O2 2的半反应的半反应););最后由燃料电池总反应减去正极的电极反最后由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极的电极反应式。应式得负极的电极反应式。2CH 2CH3 3O

10、H+3OOH+3O2 2 =2CO=2CO2 2+4H+4H2 2O O 2CO 2CO2 2+4KOH=2K+4KOH=2K2 2COCO3 3+2H+2H2 2O O故总电池反应为：故总电池反应为：2CH 2CH3 3OH+3OOH+3O2 2+4OH+4OH-=2CO=2CO3 32-2-+6H+6H2 2O O 正极正极 O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH 结合题意得结合题意得正极：正极：3O3O2 2+6H+6H2 2O+12eO+12e-=12OH=12OH则负极：则负极：2CH2CH3 3OH-12eOH-12e-+16OH+16OH-=2CO=2C

11、O3 32-2-+12H+12H2 2O O写出甲醇燃料电池，以写出甲醇燃料电池，以 KOHKOH为电解质溶液的为电解质溶液的电极反应电极反应总总 结结1 1、原电池的类型、原电池的类型一型：负极参加反应而正极不参加反应。如常见的一型：负极参加反应而正极不参加反应。如常见的Cu-ZnCu-Zn原电池原电池二型：正极、负极均参加反应。如可充电电池在放电的过程中二型：正极、负极均参加反应。如可充电电池在放电的过程中 。如铅蓄电池如铅蓄电池三型：正极、负极均不参加反应。如燃料电池三型：正极、负极均不参加反应。如燃料电池 2 2、原电池反应方程式的书写、原电池反应方程式的书写1 1、首先判断原电池属于

12、何种类型、首先判断原电池属于何种类型2 2、抓住负极失去电子，发生氧化反应；正极得到电子，发生、抓住负极失去电子，发生氧化反应；正极得到电子，发生还原反应这一规律。还原反应这一规律。3 3、对于复杂的电极反应，可根据总反应方程式来书写，先写、对于复杂的电极反应，可根据总反应方程式来书写，先写出简单一极的半反应，然后用总反应式减去一极就得到另一出简单一极的半反应，然后用总反应式减去一极就得到另一极极4 4、碱性溶液中不能有、碱性溶液中不能有 H H+存在，酸性溶液中不能有存在，酸性溶液中不能有 OH OH-存存在；在；为了维持溶液的酸碱平衡，电池反应中一极为了维持溶液的酸碱平衡，电池反应中一极消

13、耗消耗了了 H H+（或或 OH OH-），另一极必定），另一极必定生成生成 H H+（或或OHOH-）废电池对环境的危害废电池对环境的危害电池中含有汞、镉、铅等有毒金属。随意电池中含有汞、镉、铅等有毒金属。随意丢弃废电池会对环境造成严重的污染。丢弃废电池会对环境造成严重的污染。上世纪上世纪5050年代，震惊世界的日本年代，震惊世界的日本“水俣病水俣病”就是因汞中毒引起的。就是因汞中毒引起的。减减 少少 污污 染染 节节 约约 资资 源源小结：原电池原理的应用小结：原电池原理的应用 制作化学电源制作化学电源加快反应速率：加快反应速率：例如，实验室制例如，实验室制H H2 2时，由于锌太纯，反应

14、一般时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量较慢，可加入少量CuSOCuSO4 4以加快反应速率。以加快反应速率。判断金属活动性的强弱判断金属活动性的强弱揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。钢铁中含有碳，可与钢铁中含有碳，可与FeFe组成原电池，发生原电池反组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀应而使钢铁遭到腐蚀1 1、为、为加快加快制取氢气的速率制取氢气的速率,最好的方最好的方法是法是()()A A、纯锌与稀硫酸反应、纯锌与稀硫酸反应 B B、纯锌与浓硫酸反应、纯锌与浓硫酸反应C C、含杂质的锌与稀硝酸反应、含杂质的锌与稀硝酸反应 D D、含杂质的锌与

15、稀硫酸反应、含杂质的锌与稀硫酸反应D练习：练习：2 2、随着人们生活质量的不断提高，废电池必须随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（是（）A A利用电池外壳的金属材料利用电池外壳的金属材料 B B防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染水源的污染 C C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D D回收其中石墨电极回收其中石墨电极B3 3、某原电池总反应的离子方程式为、某原电池总反应的离子方程式为2Fe2Fe3+3+Fe=3

16、Fe+Fe=3Fe2+2+,不不能实现该反应的原电池是能实现该反应的原电池是()()A A、正极为、正极为Cu Cu、负极为、负极为Fe,Fe,电解质溶液为电解质溶液为FeClFeCl3 3溶液溶液B B、正极为、正极为C C、负极为、负极为Fe,Fe,电解质溶液为电解质溶液为Fe(NOFe(NO3 3)3 3溶液溶液C C、正极为、正极为Fe Fe、负极为、负极为Zn,Zn,电解质溶液为电解质溶液为FeFe2 2(SO(SO4 4)3 3溶液溶液D D、正极为、正极为Ag Ag、负极为、负极为Fe,Fe,电解质溶液为电解质溶液为CuSOCuSO4 4溶液溶液C、D4 4、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSOCuSO4 4溶液，溶液，片刻后可观察到的现象是片刻后可观察到的现象是(D)A.A.铁圈和银圈左右摇摆不定；铁圈和银圈左右摇摆不定；B.B.保持平衡状态；保持平衡状态；C.C.铁圈向下倾斜；铁圈向下倾斜；D.D.银圈向下倾斜；银圈向下倾斜；