高中化学 2.3 化学能与电能的转化课件 苏教版必修2.ppt

专题2化学反应与能量转化 第三单元化学能与电能的转化 二 化学电源 1 给你Al Zn Cu和一只苹果你能制成几种水果电池 水果电池 2 AlCu AlZn ZnCu 3 两极碳棒上产生气泡 电解水 两极分别产生H2和O2 二极管发光 回路中有电流产生 二 化学电源 氢氧燃料电池的电极反应式 负极 碳棒 2H2 4e 4H 正极 碳棒 O2 4H 4e 2H2O 总反应式 2H2 O2 2H2O 4 正负电极本身不一定要参与反应 5 6 二 化学电源 一次电池 如干电池 用过后不能复原二次电池 如蓄电池 充电后能继续使用燃料电池 将燃料和氧化剂中的化学能直接 连续地转化为电能的发电装置 电池的发明已经有200多年的历史了 在生活和高科技领域都有很广泛的应用 常见化学电源 42页拓展视野1 将这些化学电源分类 2 找出正 负极 电解质溶液 一次电池 普通锌锰电池 锌锰干电池 Zn MnO2 2NH4Cl Zn NH3 2Cl2 2MnO OH 负极 Zn 正极 碳棒 反应物为MnO2氯化铵 电解质 氯化锌 干电池放电时电极反应式为负极 锌筒 Zn 2e Zn2 正极 碳棒 2MnO2 2NH4 2e Mn2O3 2NH3 H2O总反应为 Zn 2MnO2 2NH4 Zn2 Mn2O3 2NH3 H2O 锌 锰干电池 10 随着用电器朝着小型化 多功能化发展的要求 对电池的发展也提出了小型化 多功能化发展的要求 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解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性 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 11 银锌钮扣电池 Zn Ag2O H2OZn OH 2 2Ag 二次电池 负极 Zn 正极 氧化银 电解质 氢氧化钾溶液 银锌电池是一种纽扣式大容量电池 电极分别是Ag2O和Zn 电解质溶液为KOH溶液 电极反应式为 负极 Zn 2e 2OH Zn OH 2正极 Ag2O H2O 2e 2Ag 2OH 总反应为 Zn Ag2O H2O 2Ag Zn OH 2 2 银锌电池 纽扣电池 13 二次电池 铅蓄电池 负极 正极 电解质 优点 放电时电动势较稳定 工作电压平稳 使用温度及使用电流范围宽 能充放电数百个循环 贮存性能好 造价较低 因而应用广泛 缺点 是比能量 单位重量所蓄电能 小 十分笨重 对环境腐蚀性强 课堂练习 书写铅蓄电池的电极反应 总反应 负极 Pb 2e SO42 PbSO4 正极 PbO2 2e SO42 4H PbSO4 2H2O 注意原子守衡 注意原子守衡 镍氢电池 镍氢电池是二十世纪九十年代发展起来的一种新型绿色电池 具有高能量 长寿命 无污染等特点 因而成为世界各国竞相发展的高科技产品之一 MH NiOOHM NiO H2O 0 1 3 2 负极 正极 镍氢电池的缺点 是价格比镍镉电池要贵好多 性能比锂电池要差 电解质 氢氧化钾溶液 把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的 能量转换器 优点 效率高 无污染 装置可持续使用 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 不断从外界输入 同时将电极反应产物不断排出电池 新型燃料电池 燃料 氢气 烃 肼 甲醇 氨 煤气 氢氧燃料电池 酸性电解质 负极 2H2 4e 4OH 4H2O正极 O2 2H2O 4e 4OH 总反应 2H2 O2 2H2O 负极 2H2 4e 4H 正极 O2 4H 4e 2H2O 总反应 2H2 O2 2H2O 有水生成 电解质溶液的PH将变小 有水生成 电解质溶液的PH将增大 碱性电解质 4 新型燃料电池 18 甲醇 空气燃料电池 优势 体积小巧燃料使用便利洁净环保理论能量比高缺陷 能量转化率低性能衰减快成本高 碱性条件总反应式 2CH3OH 3O2 4OH 2CO32 6H2O 负极反应物 正极反应物 电解质 5 甲烷燃料电池 该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极 又在两极上分别通甲烷和氧气 电极反应 负极 CH4 10OH 8e CO32 7H2O正极 2O2 4H2O 8e 8OH 总反应 CH4 2O2 2KOH K2CO3 3H2O 电解液的PH将变小 20 书写电极反应式应注意以下几点 2 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 4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在 在碱性溶液中以CO32 形式存在 1 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应 3 溶液中不存在O2 在酸性溶液中它与H 结合成H2O 在碱性或中性溶液中它与水结合成OH 21 练习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 电流总反应式为 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D 外电路中每通过0 2mol电子 锌的质量理论上减小6 5g C 22 练习2 银锌电池广泛用作电子仪器的电源 它的充电和放电过程可以表为 在此电池放电时 负极上发生反应的物质是 A AgB Zn OH 2C Ag2OD Zn D 23 练习3 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和碱式两种 它们放电时的总反应都可以表示为2H2 O2 2H2O 酸式电池中电解质是酸 其负极反应可表示为2H2 4e 4H 则其正极反应式为 碱式电池的电解质是碱 其正极反应式为O2 2H2O 4e 4OH 则其负极反应可表示为 O2 4e 4H 2H2O 2H2 4e 4OH 4H2O 24 有关资料显示 一节一号电池烂在地里 能使 平方米的土壤永久失去利用价值 一粒纽扣电池可使600吨水无法饮用 相当于一个人一生的饮水量 25 26 两极碳棒上产生气泡 电解水 两极分别产生H2和O2 二极管发光 回路中有电流产生 二 化学电源 氢氧燃料电池的电极反应式 负极 碳棒 2H2 4e 4H 正极 碳棒 O2 4H 4e 2H2O 总反应式 2H2 O2 2H2O 27