吉林省长春市第五中学2021高中化学《专题二 第三单元 化学能与电能的转化 化学电源》课件 苏教版必修2.ppt

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1、专题专题2 2 化学反应与能量转化化学反应与能量转化第三单元第三单元 化学能与电能的转化化学能与电能的转化二、化学电源二、化学电源ZnCu给你给你Al、Zn、Cu和和一只苹果你能制成一只苹果你能制成几种水果电池几种水果电池?水果电池水果电池Al CuAl ZnZn Cu你知道各情况下的你知道各情况下的电极反应，电极反应，以及总反应？以及总反应？实验方案实验方案 实验现象实验现象 结论结论 断开断开S S2 2，闭合，闭合S S1 1，接，接通电源通电源 断开断开S S1 1，闭合，闭合S S2 2，接，接通发光二极管通发光二极管 两极碳棒上两极碳棒上产生气泡产生气泡电解水，两极分电解水，两极分

2、别产生别产生H2和和O2二极管发光二极管发光回路中有电流回路中有电流产生产生活动与探究活动与探究二、化学电源二、化学电源P42氢氧燃料电池的电极反应式氢氧燃料电池的电极反应式负极负极(碳棒碳棒)：2H2H2 24e4e=4H4H正极正极(碳棒碳棒)：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应式：总反应式：2H2H2 2OO2 2 =2H2H2 2OO 人们应用原人们应用原电池原理，制作电池原理，制作了多种电池，如了多种电池，如干电池、蓄电池、干电池、蓄电池、充电电池、高能充电电池、高能电池等，以满足电池等，以满足不同的需要。不同的需要。在现代生活、生产和科学技术的发展中，电在现代生活、生产和科学技

3、术的发展中，电池发挥着越来越重要的作用，大至宇宙火箭、人池发挥着越来越重要的作用，大至宇宙火箭、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船，小至电造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船，小至电脑、收音机、照相机、电话、助听器、电子手表、脑、收音机、照相机、电话、助听器、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各种各样的电池。心脏起搏器等，都离不开各种各样的电池。二、化学电源二、化学电源二、化学电源二、化学电源二、化学电源二、化学电源1 1、干电池、干电池 锌锰干电池锌锰干电池二、化学电源二、化学电源干电池放电时电极反应式为干电池放电时电极反应式为负极负极（锌筒）：（锌筒）：Zn2e=Zn2 正极（碳棒）正极（碳

4、棒）：2MnO2+2NH4+2e=Mn2O3+2NH3+H2O 总反应为：总反应为：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O锌锰干电池锌锰干电池二、化学电源二、化学电源1 1、干电池、干电池 随着用电器朝着小型化、随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。多功能化发展的要求。体积小、性能好的碱性锌锰电体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也

5、由锌片改为锌粉，反应的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。二、化学电源二、化学电源来源:Zxxk.Com银锌电池是一种纽扣式大容量电池，银锌电池是一种纽扣式大容量电池，电极分别是电极分别是Ag2O和和 Zn，电解质溶液电解质溶液为为 KOH溶液，电极反应式为：溶液，电极反应式为：Zn2e+2OH=Zn(OH)2 Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH总反应为总反应为：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2 2 2、银锌电池、银锌电池纽扣电池纽扣电池二、化学电源二、化学电源3 3、铅蓄电池、铅蓄电池二、化学电源二、化学电

6、源铅蓄电池的总反应式为：铅蓄电池的总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 铅为负极，负极的电极反应式为：铅为负极，负极的电极反应式为：Pb 2e+SO42=PbSO4PbO2 为正极，正极的电极反应式为：为正极，正极的电极反应式为：PbO2+4H+SO42+2e=PbSO4+2H2O 放电放电充电充电二、化学电源二、化学电源3 3、铅蓄电池、铅蓄电池铅蓄电池构造铅蓄电池构造 目前汽车上使用的电池，有很多都是铅目前汽车上使用的电池，有很多都是铅蓄电池。铅蓄电池的构造是用含锑蓄电池。铅蓄电池的构造是用含锑5 58 8的铅锑合金铸成隔板，在隔板上分别填的铅锑合金铸成隔板，在

7、隔板上分别填充充PbOPbO2 2 和和 PbPb 作为正极和负极，二者交替作为正极和负极，二者交替排列而成。在电极之间充有密度为排列而成。在电极之间充有密度为1.25g/cm1.25g/cm3 31.28g/cm1.28g/cm3 3 的的H H2 2SOSO4 4 溶液溶液 。3 3、铅蓄电池、铅蓄电池二、化学电源二、化学电源4 4、锂电池、锂电池 锂是密度最小的金属，用锂作为锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金电池的负极，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。属作负极相比较，使用寿命大大延长。二、化学电源二、化学电源5 5、新型燃料电池、新型燃料电

8、池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全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，不断从外部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。二、化学电源二、化学电源 因此，燃料电池因此，燃料电池是名符其实的把能源是名符其实的把能源中燃料燃烧反应的化中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能学能直接转化为电能的的“能量转换器能量转换器”。燃。燃料电池的能量转化率很高，可达料电池的能量转化率很高，可达7070以上。以上。氢氧燃料电池除了具有能量转化率高、可氢氧燃料电池除了具有能量转化率高、可持续使用的优点外，而且由于

9、其燃烧产物持续使用的优点外，而且由于其燃烧产物为水，因此不污染环境为水，因此不污染环境。5 5、新型燃料电池、新型燃料电池二、化学电源二、化学电源6 6、其他电池、其他电池 镍镍氢、镍氢、镍镉等可充电电池广泛镉等可充电电池广泛用于手机、照相机、用于手机、照相机、MP3等数码产品。等数码产品。二、化学电源二、化学电源书写电极反应式应注意以下几点：书写电极反应式应注意以下几点：2 2负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如还原产物，与溶液的酸碱性有关（如4价的价的C在在酸性溶液中酸性溶液中以以CO2形式存在，在形式存在，在碱性溶液

10、中碱性溶液中以以CO32形式存在）；形式存在）；1 1将两极反应的电子得失数配平后，相加得到将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；应；3 3溶液中不存在溶液中不存在O2：在酸性溶液中它与：在酸性溶液中它与H结结合成合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH；燃料电池燃料电池是一种连续地将燃料和氧是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、池。（氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池燃料电池）氢氧燃料

11、电池氢氧燃料电池 酸性酸性电电解解质质：碱性碱性电电解解质质负负极极:2H2-4e-+4OH-=4H2O正极正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总总反反应应:2H2+O2=2H2O负极：负极：2H2-4e-=4H+正极：正极：O2+4H+4e-=2H2O总反应：总反应：2H2+O2=2H2O中性电解质呢中性电解质呢？练练习习1:碱碱性性电电池池具具有有容容量量大大、放放电电电电流流大大的的特特点点，因因而而得得到到广广泛泛应应用用。锌锌-锰锰碱碱性性电电池池以以氢氢氧氧化化钾钾溶溶液液为电解液，电流总反应式为：为电解液，电流总反应式为：Zn s 2MnO2 s H2O l Zn OH 2 s

12、 Mn2O3 s 下列说法错误的是下列说法错误的是 （）A 电池工作时，锌失去电子电池工作时，锌失去电子B 电池正极电极反应式为：电池正极电极反应式为：2MnO2 s H2O l 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 外电路中每通过外电路中每通过0 2 mol电子，锌的质量理论电子，锌的质量理论上减小上减小6 5 g C C练习练习2 2：航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电

13、时的总反应都可以表示为和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O，酸式电池中电解质是酸，其负极反，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为应可表示为2H2H2 2-4e-4e-=4H=4H+，则其正极反应式，则其正极反应式为为 。碱式电池的电解质是碱，。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为其正极反应式为O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-，则其负极反应，则其负极反应可表示为可表示为 。O O2 2+4e+4e-+4H+4H+=2H=2H2 2O O 2H2H2 2-4e-4e-+4OH+4OH-=4H=4H2 2O O 练习练习3:3:氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中中a a极的电极反应式：极的电极反应式：，此时电池内总的反应式此时电池内总的反应式:。KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH-8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O