《高中化学 专题2 化学反应与能量转化 第三单元 化学能转化为2课件 苏教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 专题2 化学反应与能量转化 第三单元 化学能转化为2课件 苏教版必修2（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题专题1 化学反应与能量变化化学反应与能量变化第二单元第二单元 化学能与电能的转化化学能与电能的转化原电池的工作原理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 知识回顾知识回顾CuCCuZn形成原电池的条件形成原电池的条件前提条件：有前提条件：有自发的氧化还原反应、放热反应自发的氧化还原反应、放热反应 （1 1）有两种）有两种活泼性不同活泼性不同的导电材料的导电材料 ( (不同的金属或金属与非金属导体）不同的金属或金属与非金属导体）作电极作电极（2 2）两个电极必须插入）两个电极必须插入电解质溶液电解质溶液中中（3 3）两极相连形成）两极相连形成闭合回路闭合回路 （用
2、导线连接或电（用导线连接或电极直接接触）极直接接触）原电池：把化学能转变为电能的装置 现象现象现象现象: : : :锌片变细锌片变细锌片变细锌片变细, ,铜上有红色物质析出铜上有红色物质析出铜上有红色物质析出铜上有红色物质析出, ,电流计指针发生偏转电流计指针发生偏转电流计指针发生偏转电流计指针发生偏转. .结论结论结论结论: : : :化学能化学能 电能电能Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu2e2e- -CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu铜锌原电池铜锌原电池氧化反应氧化反应Zn-2 e- =Zn2+ 铜锌原电池铜锌原电池电解质溶液电解
3、质溶液失失e-,沿导线传递，有电流产生沿导线传递，有电流产生还原反应还原反应Cu2+ + 2e- = Cu阴离子阴离子阳离子阳离子总反应：总反应：负极负极正极正极 Cu2+ + 2e- = CuZn2e-=Zn2+Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+(离子方程式）离子方程式）电电极极反反应应正极：正极：负极：负极：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）小结：小结：原电池原电池“负极出电子，电子回正极负极出电子，电子回正极”必发生必发生失电子失电子的的氧化反应氧化反应必发生必发生得电子得电子的的还原反应还原反应原原 电电 池池 工作原工作原 理示意图理示意图盐桥：在U型管中装满用饱和
4、KCl溶液和琼脂作成的冻胶。盐桥的作用：盐桥的作用： 使使ClCl- -向锌盐方向移向锌盐方向移动，动，K K+ +向铜盐方向移动，向铜盐方向移动，使使ZnZn盐和盐和CuCu盐溶液一直盐溶液一直保持电中性，从而使电保持电中性，从而使电子不断从子不断从ZnZn极流向极流向CuCu极。极。活动探究活动探究 请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：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。设计成一个原电池。1 1、电解溶液：、电解溶液： 。2 2、电极材料：、电极材料： 正极正极 ，负极，负极 。3 3、电极反应式、电极反应式 ： 正极正
5、极: : 。 负极负极: : 。 FeCCuSO4溶液溶液FeCCu2+2e- CuFe2e - Fe2+已知氧化还原反应已知氧化还原反应 Cu 2FeCl3 = 2FeCl2 CuCl2，利用这一反应设计一个原电池，画出示意图，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。标出电极材料，电解质溶液，写出电极反应式。CuCl2FeCl3ACuC正极：正极：负极负极：总反应：总反应：Cu2e - Cu2+2Fe3+2e- 2Fe2+2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+专题专题1 化学反应与能量变化化学反应与能量变化第二单元第二单元 化学能与电能的转化化学能与电能的
6、转化化化 学学 电电 源源锂电池锂电池干电池干电池纽扣电池纽扣电池各类电池各类电池蓄电池蓄电池银锌纽扣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。是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣，故称纽扣电池。两极分别为两极分别为氧化银氧化银和和锌锌，电解质为，电解质为KOH溶液，发生氧化溶液，发生氧化还原反应后生成还原反应后生成银银和和氧化锌氧化锌。锌是锌是 极，发生极，发生 反应；反应；氧化银是氧化银是 极，发生极，发生 反应。反应。总反应为：总反应为：Zn+Ag2O= ZnO+2Ag负极（锌）：负极（锌）： 正极（氧化银）：正极（氧化银）：负负氧氧 化化正正还还 原原1、干电池、干电
7、池-一次电池一次电池Zn+2OH-2e-=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-负极（锌筒）：负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+ 正极（石墨）：正极（石墨）：2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O普通锌锰干电池普通锌锰干电池总反应：总反应：Zn+ 2MnO2+2NH4+=Zn2+ Mn2O3+2NH3+H2O碱性锌锰干电池（碱性锌锰干电池（用用KOH代替代替NH4Cl能提高能提高 性能，延长寿命）性能，延长寿命）负极（锌筒）：负极（锌筒）：正极（石墨）：正极（石墨）：总反应：总反应：Zn+ 2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+ 2MnOOHZn-2e-
8、+2OH-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-氢氧氢氧燃料电池的工作原理燃料电池的工作原理酸性条件：酸性条件： 负极（负极（H2）：）：2H H2 2 -4e = 4H -4e = 4H+ +碱性或中性条件：碱性或中性条件： 负极（负极（H2）：）：2H H2 2 + 4OH - 4e = 4H + 4OH - 4e = 4H2 2OO正极（正极（O2）： O O2 2 + 2H + 2H2 2O +O + 4e = 4OH 4e = 4OH 总反应：总反应： 2H2H2 2O O2 22H2H2 2O O总反应：总反应： 2H2 2O2 22H2 2O2 2、
9、燃料电池、燃料电池氢氧燃料电池结构氢氧燃料电池结构正极（正极（O2）：）： O2 + 4H + 4H+ + + + 4e = 2H4e = 2H2 2O O【拓展拓展】一种新型燃料电池，它是以两根金属铂片插入一种新型燃料电池，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：和氧气。电极反应为：负极：负极：正极：正极：电池总反应：电池总反应：2O2+ 4H2O +8e-= 8OH -CH4+ 10OH -8e-= CO32- + 7H2OCH4+ 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3 H2O3、充电电池、充电电池充电
10、电池又称二次电池，它在放电时所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。可循环进行，至一定周期后终止。汽车用蓄电池汽车用蓄电池铅蓄电池铅蓄电池铅蓄电池铅蓄电池放电时放电时放电时放电时的电极反应：的电极反应：的电极反应：的电极反应：负极：负极：负极：负极：Pb + SOPb + SO4 42-2-2e-2e-PbSOPbSO4 4正极：正极：正极：正极：PbOPbO2 2 + 4H+ 4H+ + + SO+ SO4 42-2- + 2e +
11、 2e- -PbSOPbSO4 4 + 2H + 2H2 2O O 铅蓄电池充电和放电的总化学方程式：铅蓄电池充电和放电的总化学方程式：PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O放电放电放电放电充电充电充电充电总反应总反应 ：PbOPbO2 2 + Pb + 4H+ Pb + 4H+ + 2SO+ 2SO4 42-2- = 2PbSO = 2PbSO4 4 + 2H+ 2H2 2OO铅蓄电池铅蓄电池铅蓄电池铅蓄电池充电时充电时充电时充电时的电极反应：的电极反应：的电极反应：的电极反应：负极：负极：负极：负极： PbSOPbSO4 4 +2e2e- - Pb + SOPb
12、+ SO4 42-2-正极：正极：正极：正极： PbSOPbSO4 4 + 2H + 2H2 2O -2eO -2e- - PbOPbO2 2 + 4H+ 4H+ + + SO+ SO4 42-2-总反应总反应 ：2PbSO2PbSO4 4 + 2H + 2H2 2O =O = PbOPbO2 2 + Pb + 4H + Pb + 4H+ + 2SO4+ 2SO42-2-海水电池海水电池1991年，我国首创以铝年，我国首创以铝-空气空气-海水为能源的新型电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
13、产生电流。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这种海水电池的能量比“干电池干电池”高高2050倍。电极倍。电极反应式为：反应式为：负极：负极：正极：正极：电池总反应：电池总反应：4Al - 12e-= 4Al 3+3O2+ 6H2O +12e-= 12 OH -4Al+3O2+ 6H2O = 4Al (OH)3【拓展拓展】镍铬电池镍铬电池 特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用特点：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）
14、2（S）1 1、电极材料及原料、电极材料及原料2 2、电解质溶液、电解质溶液3 3、优点、优点4 4、应用领域、应用领域锂电池锂电池摩托罗拉摩托罗拉6188/6288原装锂电池原装锂电池正极正极：金属氧化物金属氧化物 负极：负极：锂锂使用寿命长，质量轻、电压高、工作效率高、使用寿命长，质量轻、电压高、工作效率高、寿命长、质量轻、体积小寿命长、质量轻、体积小有机溶剂有机溶剂电脑、照相机、手表、心脏起博器电脑、照相机、手表、心脏起博器索尼数码相索尼数码相机锂电池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
15、电池，某种锂电池到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为的总反应为Li + MnOLi + MnO2 2=LiMnO=LiMnO2 2, ,下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A A、 LiLi是正极，电极反应为是正极，电极反应为Li Li e e- - = Li= Li+ +B B、 LiLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li Li e e- - = Li= Li+ +C C、 LiLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为MnOMnO2 2 + e+ e- - = MnO= MnO2 2 D D、 LiLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li Li 2e2e
16、- - = Li= Li2+2+ 熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用可用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔融盐混合物作电解质，的熔融盐混合物作电解质，COCO为阳极为阳极燃气，空气与燃气，空气与COCO2 2的混合气体为阴极助燃气，制得在的混合气体为阴极助燃气，制得在650650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式： 阳极反应式：阳极反应式：2CO+2CO2CO+2CO3 32-2- = 4CO = 4CO2 2+4e+4e- - 阴极反应式：阴极反应式：_ 总
17、电池反应式：总电池反应式：_ 练习练习 2CO+O2=2CO2O2+2CO2+4e- -=2CO32- - 如图是如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃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：极与氧气反应。电池总反应式为： 2CH3OH3O22CO24H2O。下列说法中正确的是下列说法中正确的是A左边的电极为电池的负极，左边的电极为电池的负极， a处通入的是甲醇处通入的是甲醇B右边的电极为电池的负极，右边的电极为电池的负极， b处通入的是空气处通入的是空气C电池负极的反应式为：电池负极的反应式为： CH3OH + H2O 6e = CO2 + 6H+D电池的正极反应式为：电池的正极反应式为： O2+2H2O+4e=4OHA、C
