化学：1.2.1《化学能与电能的转化》课件（3）（苏教版选修4）

欢迎进入化学课堂 专题1化学反应与能量变化 第二单元化学能与电能的转化 原电池的工作原理 判断下列装置能否构成原电池 并思考原电池的构成条件 知识回顾 Cu Zn 形成原电池的条件 前提条件 有自发的氧化还原反应 放热反应 1 有两种活泼性不同的导电材料 不同的金属或金属与非金属导体 作电极 2 两个电极必须插入电解质溶液中 3 两极相连形成闭合回路 用导线连接或电极直接接触 原电池 把化学能转变为电能的装置 正极 铜电极 2H 2e H2 负极 锌电极 Zn 2e Zn2 电池反应 Zn 2H H2 Zn2 总反应 原电池电极反应 电池反应的书写 Zn Cu Zn Cu A B C D E F 下列哪些装置能构成原电池 相应的电极反应 负极Zn Zn 2e Zn2 正极C 2H 2e H2 总反应 Zn 2H Zn2 H2 负极 2e 2 正极C 2Ag 2e 2Ag 总反应 Cu 2Ag Cu2 2Ag 设疑 若F中两烧杯中的电解质溶液用能使阴阳离子移动的装置连接起来 能否形成原电池 探究一 预测 实验1 的现象和结论 现象 锌粉溶解 有红色物质析出 温度计显示温度迅速上升 结论 Zn Cu2 Zn2 Cu 探究二 预测 实验2 的现象和结论 现象 锌片变细 铜上有红色物质析出 电流计指针发生偏转 结论 Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu 盐桥 在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂作成的冻胶 1 盐桥的作用 使Cl 向锌盐方向移动 K 向铜盐方向移动 使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性 从而使电子不断从Zn极流向Cu极 正极 铜电极 Cu2 2e Cu负极 锌电极 Zn 2e Zn2 电池反应 Zn Cu2 Cu Zn2 总反应 此电池的优点 能产生持续 稳定的电流 活动探究 请结合组成原电池的条件 将氧化还原反应 Fe Cu2 Cu Fe2 设计成一个原电池 1 电解溶液 2 电极材料 正极 负极 3 电极反应式 正极 负极 CuSO4溶液 Fe C Cu2 2e Cu Fe 2e Fe2 1 判断下列哪些装置构成了原电池 若不是 请说明理由 若是 请指出正负极名称 并写出电极反应式 2H 2e H2 负极 总反应 正极 Zn 2e Zn2 Zn 2H Zn2 H2 随堂检测 正极 负极 总反应 Fe 2e Fe2 Cu2 2e Cu Fe Cu2 Fe2 Cu Fe CuSO4 Cu FeSO4 负极 Zn 2e Zn2 正极 Cu2 2e Cu 总反应 Zn Cu2 Zn2 Cu 或Zn CuSO4 ZnSO4 Cu 2 一个原电池的总反应的离子方程式是Zn Cu2 Zn2 Cu 该反应的原电池的组成正确的是 3 已知氧化还原反应Cu 2FeCl3 2FeCl2 CuCl2 利用这一反应设计一个原电池 画出示意图 标出电极材料 电解质溶液 写出电极反应式 正极 负极 总反应 Cu 2e Cu2 2Fe3 2e 2Fe2 2Fe3 Cu 2Fe2 Cu2 负极 Fe 2e Fe2 正极 2H 2e H2 总 Fe 2H Fe2 H2 负极 Fe 2e Fe2 正极 2H2O O2 4e 4OH 总 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 不同的介质不同的电极反应 负极 Al 4OH 3e AlO2 2H2O正极 2H2O 2e H2 2OH 总 2Al 2OH 2H2O 2AlO2 3H2 稀硫酸 负极 Mg 2e Mg2 2H2O正极 2H 2e H2 总 Mg 2H Mg2 H2 负极 Cu 2e Cu2 正极 2H NO3 e NO2 H2O总 Cu 4H 2NO3 2NO2 Cu2 2H2O 稀H2SO4 负极 Al 3e Al3 2H2O正极 2H 2e H2 总 2Al 6H 2Al3 3H2 下列关于下图所示原电池的说法正确的是A铝片为正极B正极上有H2产生CAl是电池的负极 开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出D当转移0 04mole 时 产生0 01molO2 Cu 专题1化学反应与能量变化 第二单元化学能与电能的转化 化学电源 锂电池 干电池 纽扣电池 各类电池 蓄电池 银锌纽扣电池是用不锈钢制成的小圆盒 形似纽扣 故称纽扣电池 两极分别为氧化银和锌 电解质为KOH溶液 发生氧化还原反应后生成银和氧化锌 锌是极 发生反应 氧化银是极 发生反应 总反应为 Zn Ag2O ZnO 2Ag负极 锌 正极 氧化银 负 氧化 正 还原 1 干电池 一次电池 Zn 2OH 2e ZnO H2O Ag2O H2O 2e 2Ag 2OH 负极 锌筒 Zn 2e Zn2 正极 石墨 2MnO2 2NH4 2e Mn2O3 2NH3 H2O 普通锌锰干电池 总反应 Zn 2MnO2 2NH4 Zn2 Mn2O3 2NH3 H2O 碱性锌锰干电池 用KOH代替NH4Cl能提高性能 延长寿命 负极 锌筒 正极 石墨 总反应 Zn 2MnO2 2H2O Zn OH 2 2MnOOH Zn 2e 2OH Zn OH 2 2MnO2 2H2O 2e 2MnOOH 2OH 氢氧燃料电池的工作原理 酸性条件 负极 H2 2H2 4e 4H 碱性或中性条件 负极 H2 2H2 4OH 4e 4H2O 正极 O2 O2 2H2O 4e 4OH 总反应 2H2 O2 2H2O 总反应 2H2 O2 2H2O 2 燃料电池 氢氧燃料电池结构 正极 O2 O2 4H 4e 2H2O 拓展 一种新型燃料电池 它是以两根金属铂片插入KOH溶液中作电极 又在两极上分别通入甲烷和氧气 电极反应为 负极 正极 电池总反应 2O2 4H2O 8e 8OH CH4 10OH 8e CO32 7H2O CH4 2O2 2KOH K2CO3 3H2O 3 充电电池 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 汽车用蓄电池 铅蓄电池放电时的电极反应 负极 Pb SO42 2e PbSO4正极 PbO2 4H SO42 2e PbSO4 2H2O 总反应 PbO2 Pb 4H 2SO42 2PbSO4 2H2O 铅蓄电池充电时的电极反应 负极 PbSO4 2e Pb SO42 正极 PbSO4 2H2O 2e PbO2 4H SO42 总反应 2PbSO4 2H2O PbO2 Pb 4H 2SO42 海水电池 1991年 我国首创以铝 空气 海水为能源的新型电池 用作航海标志灯 该电池以取之不的海水为电解质 靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流 这种海水电池的能量比 干电池 高20 50倍 电极反应式为 负极 正极 电池总反应 4Al 12e 4Al3 3O2 6H2O 12e 12OH 4Al 3O2 6H2O 4Al OH 3 拓展 镍铬电池 特点 比铅蓄电池耐用 可密封反复使用 NiO2 S Cd S 2H2O L Ni OH 2 S Cd OH 2 S Ag2O S Cd S H2O L 2Ag S Cd OH 2 S 1 电极材料及原料2 电解质溶液3 优点4 应用领域 锂电池 摩托罗拉6188 6288原装锂电池 正极 金属氧化物负极 锂 使用寿命长 质量轻 电压高 工作效率高 寿命长 质量轻 体积小 有机溶剂 电脑 照相机 手表 心脏起博器 索尼数码相机锂电池 锂电池是一代新型高能电池 它以质量轻 能量高而受到了普遍重视 目前已研制成功多种锂电池 某种锂电池的总反应为Li MnO2 LiMnO2 下列说法正确的是 A Li是正极 电极反应为Li e Li B Li是负极 电极反应为Li e Li C Li是负极 电极反应为MnO2 e MnO2 D Li是负极 电极反应为Li 2e Li2 熔融盐燃料电池具有高的发电效率 因而受到重视 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质 CO为阳极燃气 空气与CO2的混合气体为阴极助燃气 制得在650 下工作的燃料电池 完成有关的电池反应式 阳极反应式 2CO 2CO32 4CO2 4e 阴极反应式 总电池反应式 练习 2CO O2 2CO2 O2 2CO2 4e 2CO32 如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图 甲醇在催化剂作用下提供质子 H 和电子 电子经外电路 质子经内电路到达另一极与氧气反应 电池总反应式为 2CH3OH 3O2 2CO2 4H2O 下列说法中正确的是A 左边的电极为电池的负极 a处通入的是甲醇B 右边的电极为电池的负极 b处通入的是空气C 电池负极的反应式为 CH3OH H2O 6e CO2 6H D 电池的正极反应式为 O2 2H2O 4e 4OH A C 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全