化學必修二第二章第二節(jié)化學能與電能優(yōu)秀課件

化學必修二第二章第二節(jié)化學能與電能第一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五新課標人教版化學必修Ⅱ

第二章第二節(jié)化學能與電能

(第2課時）第二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五發(fā)展中的化學電源關于電池你了解多少？你知道電池是如何分類的嗎？形狀各異的電池遵循的工作原理是否相同？第三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五用途廣泛的電池用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池第四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五用途廣泛的電池用于“神六”的太陽能電池筆記本電腦專用電池手機專用電池攝像機專用電池各式各樣的紐扣電池小型高性能燃料電池第五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五分類①一次電池（干電池）②二次電池（充電電池）——蓄電池③燃料電池優(yōu)點:電池優(yōu)劣的判斷標準:①能量轉換效率高，供能穩(wěn)定可靠。②可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。③易維護，可在各種環(huán)境下工作。①比能量指電池單位質量或單位體積所能輸出電能的多少②比功率指電池單位質量或單位體積所能輸出功率的大小③電池的儲存時間的長短二、化學電源第六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五（一）一次電池放電之后不能充電的電池（內部的氧化還原反應是不可逆的）負極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+

1、普通鋅-錳干電池正極（石墨）：2NH4++2MnO2+2e—=2NH3↑+Mn2O3+H2O電池反應Zn+2NH4++2MnO2=Zn2++2NH3↑+Mn2O3+H2O發(fā)展中的電池鋅筒石墨棒MnO2糊普通鋅錳干電池的結構電解質：NH4Cl糊第七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五缺點：放電時間短，鋅外殼變薄，糊狀電解質NH4Cl泄露出來，使電器腐蝕，產生NH3會脹氣。為了防止泄露，在外殼套上金屬筒或塑料筒，制成防漏電池。為了延長電池的壽命和提高性能，將內部的NH4Cl換成濕的KOH，并在構造上進行改進，制成堿性鋅錳電池。發(fā)展中的電池第八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五2、堿性鋅-錳干電池\KOH\負極：(-)ZnZn-2e-+2OH-=Zn(OH)2正極：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-

缺點：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴優(yōu)點：比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電電池總反應：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

(+)MnO2氫氧化氧錳第九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五鈕扣電池：不銹鋼制成一個由正極殼和負極蓋組成的小圓盒，盒內靠正極一端填充由Ag2O和少量石墨組成的正極活性材料，負極蓋一端填充鋅汞合金作負極活性材料，電解質溶液為濃KOH溶液，已知電池內Zn的氧化產物為ZnO，3、銀-鋅電池（紐扣電池）負極（Zn）：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O

正極（Ag2O

）：Ag2O+H2O

+2e-=2Ag+2OH-總反應：

Ag2O+Zn=ZnO+2Ag發(fā)展中的電池第十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五(-)Zn│KOH│Ag2O

(+)負極(Zn)：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正極(Ag2O)：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-電池總反應：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag3、銀鋅電池(紐扣電池)比能量大、電壓穩(wěn)定、儲蓄時間長，適宜小電流連續(xù)放點第十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五（二）充電電池二次電池：氧化還原反應在充電時可以逆向進行。放電：化學能轉化電能，作原電池充電：電能轉化化學能，作電解池發(fā)展中的電池第十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五12第十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五鉛蓄電池電解質溶液：稀H2SO4負極(Pb)：正極(PbO2)：總反應：Pb

-2e-+SO42-=PbSO4PbO2+2e-+

SO42-+4H+

=PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放電充電放電時Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O鉛蓄電池的充放電過程：第十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO42PbSO4(s)+2H2O(l)充電過程PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-

還原反應陰極：陽極：PbSO4(s)+2H2O-2e-=PbO2(s)+4H++SO42-

氧化反應接電源負極接電源正極充電過程總反應：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4鉛蓄電池的充放電過程：放電充電第十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五缺點：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境

優(yōu)點：可重復使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉

其它二次電池：鎳鎘電池、氫鎳電池、鋰離子電池、鋅銀電池、聚合物鋰離子蓄電池……鉛蓄電池的優(yōu)缺點簡析：第十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五銀-鋅蓄電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表示為：2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O放電充電此電池放電時，負極上發(fā)生反應的物質是（）A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.ZnD電極反應：負極：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2正極：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-第十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五鎳—鎘可充電電池可發(fā)生如下反應：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，該電池的負極材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放電充電A.Cd

（A

）B.

NiO(OH)

D.Ni(OH)2C.Cd(OH)2電極反應：負極：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2

正極：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-第十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五鎳鎘電池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2

放電充電負極材料：Cd；正極材料：涂有NiO2，電解質：KOH溶液。反應式如下：寫出電極反應式。

特點：比鉛蓄電池耐用，可密封反復使用。鎘是有毒金屬，廢棄的鎳鎘電池如不回收，會污染環(huán)境。第十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五鋰亞硫酰氯電池(Li-SOCl2)：

8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S負極：

；正極：

。用途：質輕、高能(比能量高)、高工作效率、高穩(wěn)定電壓、工作溫度寬、高使用壽命，廣泛應用于軍事和航空領域。Li-e-=Li+3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S第二十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五大有發(fā)展前景的燃料電池

燃料電池是利用氫氣、天然氣、甲醇等燃料與氧氣或空氣進行電化學反應時釋放出來的化學能直接轉化成電能的一類原電池。它與一般化學電池不同、一般化學電池的活性物質儲存在電池內部，故限制了電池的容量，而燃料電池的電極本身不包含活性物質，只是一個催化轉化元件。它在工作時，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進行反應，生成物不斷地排除，于是電池就不斷地提供能量。它的電極材料一般為活性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極，活性炭電極等。目前燃料電池的能量轉化率可達近80%，約為火力發(fā)電的2倍。第二十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五（三）燃料電池電極材料——Pt負極：通燃料正極：通氧氣總反應：燃料燃燒的反應第二十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五1、氫氧燃料電池負極（Pt）：通氫氣正極（Pt）：通氧氣電解質溶液酸性（H+

）堿性（OH-）負極（Pt）正極（Pt）總反應H2-2e-=2H+

O2+4e-+4H+

=2H2O2H2+O2==2H2OH2-2e-+2OH-=2H2OO2+4e-+2H2O=4OH-第二十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五甲烷燃燒電池電解質為KOH溶液負極:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O正極:O2+2H2O+4e-=4OH-總反應:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2OKOH溶液CH4O2H2Oab第二十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五甲醇CH3OH燃燒電池電解質為KOH溶液負極:2CH3OH+16OH--12e-=2CO32-+12H2O正極:O2+4e-+2H2O=4OH-總反應:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O第二十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五2、固體氧化物燃料電池介質電池反應：

2H2+Ｏ２=2H2O

負極正極2H2-4e-+2O2－=2H2O

O2+4e-=2O2－

第二十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五3、質子交換膜燃料電池介質電池反應：

2H2+Ｏ２=2H2O

負極

正極2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O第二十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五4、熔融鹽燃料電池

電解質:Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽負極：CO正極：空氣與CO2的混合氣負極：CO-2e-

+CO32-=2CO2正極：總反應式：O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO2第二十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五

[思考]

為什么廢舊電池必須回收，不能亂扔？防止重金屬離子、酸堿性物質污染環(huán)境如Hg2+,Cd2+回收利用有色金屬，節(jié)約資源第二十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五減少污染節(jié)約資源第三十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五1、堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應用。鋅—錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應式為：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列說法錯誤的是

A．電池工作時，鋅失去電子

B．電池正極的電極反應式為：

2MnO2(s)+H2O(1)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)C．電池工作時，電子