高二化学化学反应与能量的变化.ppt
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1、高二化学化学反应与能量的变化现在学习的是第1页,共59页1了解化学电源的优点及在各方面的应用。2认识一次电池、二次电池和燃料电池。3了解废旧电池对环境的危害,树立环保意识。4能熟练书写充电和放电的电极反应式。现在学习的是第2页,共59页一、化学电源1化学电源的分类化学电池是将_变成_的装置,它包括_、_和_电池等几大类。一次电池的活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度,就不能使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状,不流动,也叫做_。二次电池又称_或_,放电后可以再充电使活性物质获得再生。这类电池可以_使用。现在学习的是第3页,共59页2判断一种电池的优劣判断一种电池的优劣或是否适合某种
2、需要,主要看这种电池_或_所能输出电能的多少,即_,或者输出功率的大小,即_,以及电池的_。现在学习的是第4页,共59页二、一次电池碱性锌锰电池组成:该电池由负极_、正极_、电解质_等组成。其电极反应为:负极:_正极:_电池总反应:_。特点:碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好,它的_和_均有所提高,适用于_和_。现在学习的是第5页,共59页三、二次电池铅蓄电池组成:铅蓄电池由两组栅状极板交替排列而成,正极板上覆盖有_,负极板上覆盖有_,电解质溶液是_溶液。现在学习的是第6页,共59页电池总反应:PbO2(s)Pb(s)2H2SO4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l)铅蓄电池的缺点是_低、笨重
3、、废弃电池_。现在学习的是第7页,共59页四、燃料电池1燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的_能直接转换成_的化学电池。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_,故而限制了电池的容量,而燃料电池的电极本身不包含_物质,只是一个_元件。它工作时,_和_连续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排出,于是电池就连续不断地提供电能。现在学习的是第8页,共59页2.氢氧燃烧电池工作原理(1)氢氧燃料电池以_为燃料,_为氧化剂,_作电极,使用酸性电解质。如图所示,在_极室通入H2,它在Pt电极上被催化分解为H原子,再失去电子成为H进入电解质溶液,透过_,进入正极室;在正极室
4、通入_,经过Pt电极的_,O2、H在正极上放电生成_。电极反应分别为:负极:_,正极:_。现在学习的是第9页,共59页(2)若以NaOH溶液为电解质溶液负极:_,正极:_。(3)若以Na2SO4溶液为电解质溶液负极:_,正极:_。答案:一、1.化学能;电能;一次电池;二次电池;燃料;干电池;充电电池;蓄电池;多次重复2单位质量单位体积比能量比功率可储存时间的长短现在学习的是第10页,共59页二、锌粉二氧化锰KOHZn2OH2eZn(OH)22MnO22H2O2e2MnOOH2OHZn2H2O2MnO2Zn(OH)22MnOOH比能量可储存时间大电流连续放电三、PbO2PbH2SO4比能量污染环
5、境现在学习的是第11页,共59页四、1.化学电能内部活性催化转化燃料氧化剂2(1)氢气氧气铂负隔膜O2催化H2O2H24e4HO24H4e2H2O(2)2H24e4OH4H2OO24e2H2O4OH(3)2H24e4HO22H2O4e4OH现在学习的是第12页,共59页1回收废旧电池的意义是什么?提示:废旧电池中含有汞、镉、铬、铅等大量毒性很强的重金属,随处丢弃会给土壤、水源等环境造成严重的污染,并通过食物链给人体健康造成威胁和危害。另一方面,如果能回收再利用这些废旧电池,不仅可以减少对我们生存环境的破坏,而且也是对资源的节约。现在学习的是第13页,共59页2二次电源充电、放电时两极发生的反应
6、相同吗?提示:不相同。电源放电时,负极发生氧化反应;充电时,作阴极发生还原反应;放电时,正极发生还原反应;充电时,作阳极发生氧化反应。3化学电源电极反应遵循最基本的规律是什么?提示:无论什么电池,电极反应规律都是负极材料失电子被氧化,正极材料得电子被还原;两极间得失电子守恒。现在学习的是第14页,共59页1.定义:化学电源是能够实际应用的原电池。2化学电池的分类(1)一次电池又称不可充电电池干电池。(2)二次电池又称充电电池蓄电池。(3)燃料电池现在学习的是第15页,共59页3电池优劣的判断标准(1)比能量:指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少符号是(Wh)/kg,(Wh)/L。(2)比
7、功率:指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小(符号是W/kg,W/L)。(3)电池储存时间的长短。现在学习的是第16页,共59页1.碱性锌锰电池常见的化学电池是锌锰电池,构造如下图所示。现在学习的是第17页,共59页普通锌锰干电池的电极反应负极(锌铜):Zn2eZn2(氧化反应)正极(石墨):2NH 2e2NH3H2(还原反应)总反应式:Zn2MnO22NH4Cl2MnO(OH)Zn(NH3)2Cl2碱性锌锰电池的负极是Zn,正极是MnO2,电解质是KOH,其电极反应为:现在学习的是第18页,共59页负极:Zn2OH2eZn(OH)2(氧化反应)正极(石墨):2MnO22H2O2e2MnO
8、(OH)2OH(还原反应)总反应式:Zn2MnO22H2O2MnO(OH)Zn(OH)2特点:比普通锌锰电池性能好,能量和储存时间均有提高,可适用于大电流和连续放电。现在学习的是第19页,共59页2纽扣式电池(银锌电池)常见的纽扣式电池为银锌电池。它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒,盒内靠正极壳一端填充由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,溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜,锌银电池的负极是Zn,正极是Ag2O,电解质是KOH,其电极反应为:现在学习的是第20页,共59页负极:Zn2OH2eZnOH2O正极:Ag2OH2O2e
9、2Ag2OH总反应方程式:ZnAg2O2AgZnO在使用过程中,电池负极区溶液pH减小。特点:此种电池能量大,电压稳定,储存时间长,适宜小电流连续放电。一粒纽扣式电池的电压达1.59伏,安装在电子表里可使用两年之久。现在学习的是第21页,共59页3锂电池锂电池用金属锂作负极,石墨作正极,电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中组成。锂电池的主要反应为:负极:8Li8e8Li正极:3SOCl28eSO 2S6Cl 总反应式为:8Li3SOCl26LiClLi2SO32S特点:锂电池是一种高能电池,具有质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。常用于心脏起搏器和
10、火箭的一种微型电池。现在学习的是第22页,共59页案例精析【例1】锌锰干电池(如右图)是普遍使用的化学电池,其中含有MnO2、NH4Cl、ZnCl2等糊状物。以锌筒为负极材料,石墨为正极材料。一节干电池,电动势E1.5 V,内电阻r0.25,对外供电时效率75%。该干电池的工作原理是:Zn2MnO22NH4+Zn2Mn2O32NH3H2O(1)试写出干电池放电时的正、负电极反应式:正极:_负极:_(2)干电池用久了就会变软,其原因是_。现在学习的是第23页,共59页(3)正极反应中,前后经历下列反应:2NH 2e2NH3H2;2MnO2H2Mn2O3H2O,如果没有MnO2参与,干电池将难于持
11、续稳定工作,试说明理由:_。(4)在供电时间为20 min时,反应的MnO2的质量为_g,外电阻消耗的电能是_kJ。(5)许多国家都规定要对废旧的锌锰干电池进行回收,从保护环境和节约材料的方面解释为什么要回收这种废旧电池?现在学习的是第24页,共59页解析(1)写出负极反应,用总反应式减去负极反应即得正极反应式。(2)锌筒为负极材料,放电过程中参与反应会不断减少,同时生成的水不断增多,造成干电池变软。(3)正极反应中,如果没有MnO2,只有反应2NH 2e2NH3H2,能导电的是离子和自由电子,气体分子是不能导电的,正极反应的中间产物NH3、H2附着于石墨棒上,增加了电阻。(4)由RI2/I2
12、(Rr)75%、r0.25 得R0.75,则IE/(Rr)1.5V/(0.750.25)1.5A 现在学习的是第25页,共59页消耗的电量QIt1.5 A2060 s1800 C转移的电子:1800 C/(1.610196.021023 mol1)1.869102 mol反应的m(MnO2)1.869102 mol187(gmol1)1.626 g外电阻消耗的电能:WI2Rt(1.5A)20.75 2060 s2025 J答案(1)2NH 2MnO22e2NH3Mn2O3H2OZn2eZn2现在学习的是第26页,共59页(2)电池放电过程中有水产生,锌筒变薄造成干电池变软(3)正极反应的中间产
13、物NH3、H2附着于石墨,增加电池内阻(4)1.6262.025(5)废电池中的物质有的会导致地下水和土壤污染,威胁人类的健康。另一方面,废电池中的有色金属是宝贵的自然资源。将废旧电池回收再利用,不仅可以减少对生活环境的破坏,而且也是对资源的节约。现在学习的是第27页,共59页点评理解电池放电时的工作原理,掌握电极反应式的书写方法;其有关计算的关键是电子转移守恒,并注意化学、物理的综合运用。现在学习的是第28页,共59页广泛应用的锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:Zn2MnO22H2O2MnO(OH)Zn(OH)2,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
14、反应式为2MnO22H2O2e2MnO(OH)2OHC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0.2 mol 电子,锌的质量理论上减少6.5 g现在学习的是第29页,共59页解析该电池中Zn为负极失去电子,该反应中转移2e,通过计算每转移0.2 mol 电子,Zn反应6.5 g,电子由负极通过外导线流向正极,所以C错。答案C点评原电池工作时,活泼金属为负极,失去电子,电子流动方向:负极导线正极。现在学习的是第30页,共59页1.可充电池充电电池又称二次电池,它在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时又逆向进行,使生成物恢复原状,如此充放电可循环进行,至一定周期后终止。现在学习的是
15、第31页,共59页2铅蓄电池:如图所示:现在学习的是第32页,共59页(1)铅蓄电池放电原理的电极反应负极:PbSO 2ePbSO4(氧化反应)正极:PbO24HSO 2ePbSO42H2O(还原反应)总反应式:PbPbO22H2SO42PbSO42H2O(2)铅蓄电池充电原理的电极反应阳极:PbSO42H2O2ePbO24HSO 阴极:PbSO42ePbSO总反应式:2PbSO42H2OPbPbO22H2SO4 现在学习的是第33页,共59页3镍镉碱性蓄电池负极(Cd):Cd2e2OHCd(OH)2(氧化反应)正极(NiO2):NiO22H2O2eNi(OH)22OH(还原反应)总反应式:C
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- 化学 化学反应 能量 变化
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