高中化學(xué) 2.3 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化課件 蘇教版必修2.ppt

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專題2化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化,第三單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化,二、化學(xué)電源,1,給你Al、Zn、Cu和一只蘋果你能制成幾種水果電池?,水果電池,2,AlCu,AlZn,ZnCu,3,兩極碳棒上產(chǎn)生氣泡,電解水，兩極分別產(chǎn)生H2和O2,二極管發(fā)光,回路中有電流產(chǎn)生,二、化學(xué)電源,氫氧燃料電池的電極反應(yīng)式,負(fù)極(碳棒)：2H2－4e－==4H＋,正極(碳棒)：O2＋4H＋＋4e－==2H2O,總反應(yīng)式：2H2＋O2==2H2O,4,正負(fù)電極本身不一定要參與反應(yīng),5,6,二.化學(xué)電源,一次電池（如干電池）:用過后不能復(fù)原二次電池（如蓄電池）:充電后能繼續(xù)使用燃料電池：將燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接、連續(xù)地轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。,電池的發(fā)明已經(jīng)有200多年的歷史了。在生活和高科技領(lǐng)域都有很廣泛的應(yīng)用。常見化學(xué)電源：42頁拓展視野1、將這些化學(xué)電源分類。2、找出正、負(fù)極、電解質(zhì)溶液,一次電池,普通鋅錳電池,鋅錳干電池,Zn+MnO2+2NH4Cl==Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH),負(fù)極：Zn,正極：碳棒（反應(yīng)物為MnO2氯化銨）,電解質(zhì)：氯化鋅,干電池放電時(shí)電極反應(yīng)式為負(fù)極（鋅筒）：Zn－2e－==Zn2＋正極（碳棒）：2MnO2+2NH4++2e－==Mn2O3+2NH3+H2O總反應(yīng)為：Zn+2MnO2+2NH4+==Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O,鋅－錳干電池,10,隨著用電器朝著小型化、多功能化發(fā)展的要求，對(duì)電池的發(fā)展也提出了小型化、多功能化發(fā)展的要求。,體積小、性能好的堿性鋅－錳電池應(yīng)運(yùn)而生。這類電池的重要特征是電解液由原來的中性變?yōu)殡x子導(dǎo)電性更好的堿性，負(fù)極也由鋅片改為鋅粉，反應(yīng)面積成倍增長(zhǎng)，使放電電流大幅度提高。,11,銀鋅鈕扣電池,Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,二次電池,負(fù)極：Zn,正極：氧化銀,電解質(zhì)：氫氧化鉀溶液,銀鋅電池是一種紐扣式大容量電池，電極分別是Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極反應(yīng)式為：負(fù)極:Zn－2e－+2OH－==Zn(OH)2正極:Ag2O+H2O+2e－==2Ag+2OH－總反應(yīng)為：Zn+Ag2O+H2O==2Ag+Zn(OH)2,2、銀鋅電池—紐扣電池,13,二次電池,鉛蓄電池,負(fù)極,正極,電解質(zhì),優(yōu)點(diǎn)：放電時(shí)電動(dòng)勢(shì)較穩(wěn)定、工作電壓平穩(wěn)、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數(shù)百個(gè)循環(huán)、貯存性能好、造價(jià)較低，因而應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)：是比能量（單位重量所蓄電能）小，十分笨重，對(duì)環(huán)境腐蝕性強(qiáng)。,課堂練習(xí):,書寫鉛蓄電池的電極反應(yīng),總反應(yīng):,負(fù)極:,Pb–2e-+SO42-===PbSO4,正極:,PbO2+2e-+SO42-+4H+==PbSO4+2H2O,注意原子守衡,注意原子守衡,鎳氫電池:鎳氫電池是二十世紀(jì)九十年代發(fā)展起來的一種新型綠色電池，具有高能量、長(zhǎng)壽命、無污染等特點(diǎn)，因而成為世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的高科技產(chǎn)品之一。,MH+NiOOHM+NiO+H2O,0,+1,+3,+2,負(fù)極,正極,鎳氫電池的缺點(diǎn)：是價(jià)格比鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池要差。,電解質(zhì)：氫氧化鉀溶液,把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換器”,,優(yōu)點(diǎn)：效率高、無污染，裝置可持續(xù)使用,燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時(shí)，不斷從外界輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池,新型燃料電池,燃料:氫氣、烴、肼、甲醇、氨、煤氣……）,氫氧燃料電池,酸性電解質(zhì)：,負(fù)極:2H2-4e-+4OH-==4H2O正極:O2+2H2O+4e-==4OH-總反應(yīng):2H2+O2==2H2O,負(fù)極：2H2-4e-==4H+,正極：O2+4H++4e-==2H2O,總反應(yīng)：2H2+O2==2H2O,有水生成.電解質(zhì)溶液的PH將變小,有水生成.電解質(zhì)溶液的PH將增大,堿性電解質(zhì):,4、新型燃料電池,18,甲醇-空氣燃料電池,優(yōu)勢(shì)：體積小巧燃料使用便利潔凈環(huán)保理論能量比高缺陷：能量轉(zhuǎn)化率低性能衰減快成本高,堿性條件總反應(yīng)式:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O,負(fù)極反應(yīng)物,正極反應(yīng)物,電解質(zhì),5.甲烷燃料電池:該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。電極反應(yīng)：負(fù)極：CH4+10OH--8e-＝CO32-+7H2O正極：2O2+4H2O+8e-＝8OH-總反應(yīng)：CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O,電解液的PH將變?。?20,書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：,2．負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如＋4價(jià)的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在堿性溶液中以CO32－形式存在）；,1．將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后，相加得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反應(yīng)；,3．溶液中不存在O2－：在酸性溶液中它與H＋結(jié)合成H2O、在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成OH－；,21,練習(xí)1:堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電流總反應(yīng)式為：Zn?s?＋2MnO2?s?＋H2O?l?＝Zn?OH?2?s?＋Mn2O3?s?下列說法錯(cuò)誤的是（）A?電池工作時(shí)，鋅失去電子B?電池正極電極反應(yīng)式為：2MnO2?s?＋H2O?l?＋2e?＝Mn2O3?s?＋2OH??aq?C?電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向負(fù)極D?外電路中每通過0?2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6?5g,C,22,練習(xí)2:銀鋅電池廣泛用作電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表為:在此電池放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（）A、AgB、Zn（OH）2C、Ag2OD、Zn,D,23,,練習(xí)3：航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無污染的優(yōu)點(diǎn)。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時(shí)的總反應(yīng)都可以表示為2H2+O2=2H2O，酸式電池中電解質(zhì)是酸，其負(fù)極反應(yīng)可表示為2H2-4e-=4H+，則其正極反應(yīng)式為。堿式電池的電解質(zhì)是堿，其正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，則其負(fù)極反應(yīng)可表示為。,O2+4e-+4H+=2H2O,2H2-4e-+4OH-=4H2O,24,有關(guān)資料顯示，一節(jié)一號(hào)電池爛在地里，能使１平方米的土壤永久失去利用價(jià)值；一粒紐扣電池可使600噸水無法飲用，相當(dāng)于一個(gè)人一生的飲水量。,25,26,兩極碳棒上產(chǎn)生氣泡,電解水，兩極分別產(chǎn)生H2和O2,二極管發(fā)光,回路中有電流產(chǎn)生,二、化學(xué)電源,氫氧燃料電池的電極反應(yīng)式,負(fù)極(碳棒)：2H2－4e－==4H＋,正極(碳棒)：O2＋4H＋＋4e－==2H2O,總反應(yīng)式：2H2＋O2==2H2O,27,