高中化学专题1化学反应与能量变化第二单元化学能与电能的转化第二课时化学电源省公开课一等奖新名师优质课.pptx

第,2,课时化学电源,专题,1,第二单元化学能与电能转化,第1页,学习目标定位,知识内容,必考要求,加试要求,银锌电池、铅蓄电池、燃料电池工作原理与应用价值。,b,课时,要求,1.知道化学电源分类方法。,2.熟悉几个常见化学电源组成和工作原理。,3.了解化学电源广泛应用及废旧电池对环境危害，构想其处理方法。,第2页,新知导学,达标检测,内容索引,第3页,新知导学,第4页,一、化学电池及其分类,1.,化学电池分类,(1),化学电池按其使用性质常分为以下三类：,一次电池：又叫干电池，,消耗到一定程度就不能再使用。,二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后能够再,使活性物质再生。,燃料电池：一个连续将,化学能直接转化为电能化学电池。,(2),化学电池按其电解质性质可分为,电池、,电池、,电池。,活性物质,充电,燃料和氧化剂,中性,酸性,碱性,第5页,2.,判断电池优劣主要标准,(1),比能量：单位质量或单位体积所能输出电能多少，单位是,(Wh)kg,1,或,(Wh)L,1,。,(2),比功率：单位质量或单位体积所能输出功率大小，单位是,Wkg,1,或,WL,1,。,(3),电池可储存时间长短。,3.,化学电池回收利用,使用后废弃电池中含有大量,和酸碱等有害物质，随地丢弃会给土壤、,等造成严重污染。废弃电池要进行回收利用。,重金属,水源,第6页,例,1,以下说法中错误是,A.,干电池是以胶糊状电解液来产生直流电一次电池,B.,二次电池能连续不停地使用是因为含有活性物质能够再生,C.,氢气、甲醇、烃、肼、氨等液体或气体都可作为燃料电池燃料,D.,含有高,“,比能量,”,和高,“,比功率,”,电池称为高能电池,解析,二次电池放电后需要再充电，只能重复使用，而不能连续不停地使用。,解析,答案,第7页,例,2,伴随人们生活质量不停提升，废电池必须进行集中处理问题被提到议事日程，其首要原因是,A.,利用电池外壳金属材料,B.,预防电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源污染,C.,预防电池中渗漏电解液腐蚀其它物品,D.,回收其中石墨电极,解析,汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染答案,解析,第8页,二、常见化学电池,1.,一次电池,(1),碱性锌锰电池是一个惯用一次电池，总反应式为,Zn,2MnO,2,2H,2,O=2MnOOH,Zn(OH),2,。,负极是,，正极是,，电解质溶液是,溶液；,负极反应式是,_,；,正极反应式是,_,。,(2),锌银电池含有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点，总反应式为,Zn,Ag,2,O,H,2,O=Zn(OH),2,2Ag,。,负极反应式是,_,；,正极反应式是,_,。,Zn,MnO,2,KOH,Zn,2OH,2e,=Zn(OH),2,2MnO,2,2H,2,O,2e,=2MnOOH,2OH,Zn,2OH,2e,=Zn(OH)2,Ag,2,O,H,2,O,2e,=2Ag,2OH,第9页,2.,二次电池,铅蓄电池是常见二次电池，其放电反应和充电反应表示以下：,Pb(s),PbO,2,(s),2H,2,SO,4,(aq)2PbSO,4,(s),2H,2,O(l),(1),负极是,，正极是,，电解质溶液是,。,(2),放电反应原理,负极反应式是,_,；,正极反应式是,_,；,放电过程中，负极质量改变是,，电解质溶液,pH,改变是,。,Pb,PbO,2,硫酸溶液,Pb(s),2e,=PbSO,4,(s),PbO,2,(s),4H,(aq),2e,=PbSO,4,(s),2H,2,O(l),增大,增大,第10页,(3),充电反应原理,阴极,(,发生还原反应,),反应式是,_,；,阳极,(,发生氧化反应,),反应式是,_,_,；,充电时，铅蓄电池正极与直流电源,极相连，负极与直流电源,极相连。,PbSO,4,(s),2H,2,O(l),2e,=PbO,2,(s),正,负,第11页,3.,燃料电池,氢氧燃料电池用铂作电极，不停充入氢气和氧气分别在两极发生氧化反应和还原反应。,(1),氢氧燃料电池总反应式是,_,。,(2),写出氢氧燃料电池,(,介质不一样,),电极反应：,介质,负极反应式,正极反应式,酸性,_,_,碱性,_,_,2H,2,O,2,=2H,2,O,2H,2,4e,=4H,2H,2,4e,4OH,=4H2,O,O,2,4H,4e,=2H,2,O,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,第12页,归纳总结,常见化学电池比较,(1),一次电池：活泼金属作负极，参加电极反应，放电完成后，不能再使用。,(2),二次电池：两电极都参加电极反应，可充电、放电，循环使用。,(3),燃料电池：两电极都不参加电极反应，不停充入物质分别在两极发生反应，可连续使用。,第13页,解析,在锂空气电池中，,A(,金属锂,),为负极，其反应式是,4Li,4OH,4e,=4LiOH,；,B,为正极，其反应式是,O,2,4e,2H,2,O=4OH,；总反应式是,4Li,O,2,2H,2,O=4LiOH,。原电池工作过程中，溶液中,Li,(,阳离子,),移向,B,极,(,正极,),；金属锂能与水反应，电解质中不能含有水。,例,3,(,腾冲县期末,),锂空气电池放电时,工作原理如图所表示。以下叙述正确是,A.,放电时,Li,由,B,极向,A,极移动,B.,电池放电反应为,4Li,O,2,2H,2,O=4LiOH,C.B,电极反应式为,O,2,4H,4e,=2H,2,O,D.,电解液,a,能够为氯化锂溶液,答案,解析,第14页,依据原电池装置书写电极反应式,(1),由装置图确定原电池正极、负极及各极反应物。,(2),若电解质溶液中阴离子与负极产生阳离子不共存，该阴离子写入负极反应式。,(3),正极反应是溶液中阳离子或氧化剂得到电子被还原。,方法点拨,第15页,例,4,镍镉,(Nid),可充电电池在当代生活中有广泛应用，它充放电反应按下式进行：,Cd(OH),2,2Ni(OH),2,Cd,2NiOOH,2H,2,O,，由此可知，该电池放电时负极材料是,A.Cd(OH),2,B.Ni(OH),2,C.Cd,D.NiOOH,答案,第16页,由二次电池总反应式书写电极反应式,(1),放电时为原电池，由总反应式中元素化合价改变，确定负极、正极反应物、主要产物和转移电子数目，再结合电解质溶液性质和守恒关系写出电极反应式。,(2),充电时电极反应是放电电极反应逆过程，即充电阳极反应为放电正极反应逆过程，充电阴极反应为放电负极反应逆过程。,方法点拨,第17页,例,5,写出以下燃料电池电极反应式和总反应式。,(1),酸性条件下甲烷燃料电池,总反应式：,_,；,正极反应式：,_,；,负极反应式：,_,。,(2),碱性条件下甲烷燃料电池,总反应式：,_,；,正极反应式：,_,；,负极反应式：,_,。,答案,CH,4,2O,2,=CO,2,2H,2,O,2O,2,8H,8e,=4H,2,O,CH,4,8e,2H,2,O=CO,2,8H,CH,4,2O,2,2OH,=,3H,2,O,2O,2,4H,2,O,8e,=8OH,CH,4,10OH,8e,=,7H,2,O,第18页,(3),碱性条件下甲醇,(CH,3,OH),燃料电池,总反应式：,_,；,正极反应式：,_,；,负极反应式：,_,。,答案,2CH,3,OH,3O,2,4OH,=,6H,2,O,3O,2,6H,2,O,12e,=12OH,2CH,3,OH,16OH,12e,=,12H,2,O,第19页,(1),燃料电池总反应相当于燃料燃烧，书写总反应方程式时，要注意产物与电解质溶液是否发生反应，若能反应，电解质溶液要写在总反应方程式中。,(2),燃料电池正极反应本质是氧气得电子发生还原反应，即,O,2,4e,=2O,2,，产生,O,2,存在形式与电解质溶液酸碱性和电解质状态有着亲密关系。,(3),书写燃料电池电极反应式，一定要注意电解质酸碱性。碱性溶液电极反应式不能出现,H,；酸性溶液电极反应式不能出现,OH,。,方法点拨,第20页,学习小结,第21页,达标检测,第22页,1.,以下说法错误是,A.,氧化还原反应所释放化学能，是化学电池能量起源,B.,化学电池中负极材料不一定参加电极反应,C.,二次电池充电和放电过程是可逆反应,D.,丢弃废旧电池不但会污染环境，而且是资源极大浪费,解析,二次电池充电和放电，是在不一样条件下发生过程，它们不是可逆反应。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,第23页,2.,以下电池工作时，氧气在正极放电是,解析,燃料电池中在正极放电物质都是氧气。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,第24页,解析,以,K,2,FeO,4,和锌为电极材料，氢氧化钾溶液为电解质溶液电池中，锌为负极，发生反应：,3Zn,6e,6OH,=3Zn(OH),2,；,K,2,FeO,4,为正极，发生反应：,8H,2,O,6e,=2Fe(OH),3,10OH,；放电过程中有,OH,生成，则电解质溶液浓度增大，,OH,向负极迁移。,3.,某电池以,K,2,FeO,4,和锌为电极材料，氢氧化钾溶液为电解质溶液。以下说法不正确是,A.,锌为电池负极,B.,正极反应式为,10H,6e,=Fe,2,O,3,5H,2,O,C.,该电池放电过程中电解质溶液浓度增大,D.,电池工作时,OH,向负极迁移,答案,解析,1,2,3,4,5,6,第25页,解析,镁在反应中失电子，则,Mo,3,S,4,在反应中得电子，故放电时,Mo,3,S,4,发生还原反应。,4.,镁及其化合物普通无毒,(,或低毒,),、无污染，且镁电池放电时电压高而平稳，因而越来越成为人们研制绿色原电池所关注焦点。其中一个镁电池反应为,x,Mg,Mo,3,S,4,Mg,x,Mo,3,S,4,，则镁电池放电时，以下说法错误是,A.Mg,2,向正极迁移,B.,正极反应式为,Mo,3,S,4,2,x,e,=,C.Mo,3,S,4,发生氧化反应,D.,负极反应式为,x,Mg,2,x,e,=,x,Mg,2,答案,解析,1,2,3,4,5,6,第26页,5.,氢氧燃料电池已用于航天飞机，它是以铂作电极，,H,2,SO,4,溶液作电解质溶液，正极反应为,O,2,4H,4e,=2H,2,O,，负极反应为,2H,2,4e,=4H,。以下叙述不正确是,A.H,2,在负极发生氧化反应,B.,燃料电池能量转化率可达,100%,C.,是一个高效、对环境友好发电装置,D.,供电时总反应为,2H,2,O,2,=2H,2,O,答案,解析,1,2,3,4,5,6,第27页,解析,氢氧燃料电池中,H,2,在负极发生氧化反应，,A,项正确；,燃料电池中能量转化率较高，但达不到,100%,，,B,项错误；,燃料电池是一个高效、对环境友好发电装置，,C,项正确；,结合正极和负极反应式可写出供电时总反应为,2H,2,O,2,=2H,2,O,，,D,项正确。,1,2,3,4,5,6,第28页,6.,原电池是化学对人类一项重大贡献。,(1),如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答以下问题：,电池负极是,_(,填,“,a,”,或,“,b,”,),电极，该极,电极反应式为,_,。,电池工作一段时间后电解质溶液,pH_(,填,“,增大,”“,减小,”,或,“,不变,”,),。,解析,甲烷在反应时失去电子，故,a,电极是电池负极。因为电池工作过程中会消耗,OH,，故一段时间后，电解质溶液,pH,会减小。,答案,解析,1,2,3,4,5,a,CH,4,10OH,8e,=,7H,2,O,减小,6,第29页,(2),熔融盐燃料电池含有很高发电效率，因而受到重视。可用碳酸锂和碳酸钠熔融盐混合物作电解质，一氧化碳为负极燃气，空气与二氧化碳混合气为正极助燃气，制得在,650,下工作燃料电池，其负极反应式为,2CO,4e,=4CO,2,。,正极反应式是,_,；,总电池反应式是,_,。,解析,正极发生还原发应，故正极电极反应式为,O,2,2CO,2,4e,=,依据正极反应式负极反应式总电池反应，可推知总电池反应式应为,2CO,O,2,=2CO,2,。,答案,解析,1,2,3,4,5,O,2,2CO,2,4e,=,2CO,O,2,=2CO,2,6,第30页,本课结束,第31页,