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人教版高中化学必修2《2.2.2发展中的化学电源》精品课件

1、第2课时 发展中的化学电源,第二章 第二节 化学能与电能,学习目标定位 1.知道干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。 2.认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。 3.能正确书写简单化学电源的电极反应式。,内容索引,新知导学 新知探究 点点落实,达标检测 当堂检测 巩固反馈,新知导学,1.锌锰干电池 (1)结构:锌锰干电池是以锌筒为 极,石墨棒 为 极,在石墨棒周围填充糊状的MnO2和 NH4Cl作 。 (2)原理:锌锰电池是 电池,放电之后充电,内部的氧化还原反应是 的。 负极发生的电极反应为 , 正极发生的电极反应为2MnO22NH 2e=Mn2O3

2、2NH3H2O。,一、常见的化学电源,负,电解质,正,一次性,不能,不可逆,Zn2e=Zn2,(3)缺陷:锌锰干电池电量小,而且在放电过程中容易发生气涨或漏液,会导致电器设备的 。 改进措施:在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成 电池;将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH,并在构造上进行改进,制成 性锌锰电池。,腐蚀,碱,防漏,相关视频,2.充电电池 (1)充电电池又称 电池。充电电池在放电时所进行的 反应,在充电时又可以 进行, 物重新转化为 物,使充电、放电可在一定时期内循环进行。充电电池中能量的转化关系是 。,二次,氧化还原,生成,反应,逆向,(2)常见的充电电池铅蓄电池 常作汽车电瓶,

3、电压稳定,使用方便安全。负极材料是 ,正极材料是,电解质溶液是 。,Pb,硫酸溶液,PbO2,镍镉电池 以 为负极, 为正极,以 为电解质,寿命比铅蓄电池 ,但镉是致癌物质,废弃镍镉电池如不回收,会严重污染环境。 碱金属中的 是最轻的金属,活动性 ,是制造电池的理想物质。电池是新一代可充电的绿色电池。,Cd,NiO(OH),KOH,长,Li,极强,锂离子,相关视频,3.燃料电池 (1)燃料电池是通过 与 分别在两个电极 上发生 反应,将 能直接转化为 能的 装置。 (2)燃料电池与火力发电相比,其燃料的利用率 、 能量转化率 。与干电池或者蓄电池的主要差别在 于反应物不是储存在电池 部,而是由

4、外设装备提 供 和 等。 (3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下: 负极: (氧化反应); 正极: (还原反应); 总反应: 。,燃料气体,氧气,氧化还原,高,化学,电,高,内,燃料,氧化剂,2H24OH4e=4H2O,O22H2O4e=4OH,2H2O2=2H2O,化学电池的基本类型 (1)活泼金属作负极,被腐蚀或消耗,发生氧化反应,如锌锰干电池。 (2)两电极都参加反应,如铅蓄电池。 (3)两电极均为惰性电极,电极本身不发生反应,而是由引入到两极上的物质发生反应,如燃料电池。,答案,1.下列电池工作时,O2在正极得电子的是,2.汽车的启动电源常用铅蓄电池,其放电

5、时的原电池反应如下:PbO2Pb2H2SO4=2PbSO42H2O,根据此反应判断,下列叙述中正确的是 A.Pb是正极 B.PbO2得电子,被氧化 C.负极反应是Pb 2e=PbSO4 D.电池放电时,溶液的酸性增强,解析,答案,解析 从铅蓄电池的放电反应可以看出:放电过程中Pb失去电子变为Pb2,发生氧化反应,因而Pb是负极;PbO2得到电子发生还原反应,被还原;反应过程中消耗了H2SO4,使溶液的酸性减弱。,1.负极反应式的书写 先判断负极材料,然后再分析其反应特点,并注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。 (1)锌锰干电池(ZnCNH4Cl)的负极是_,其负极反应特点是_ _,负极反应式

6、是。 (2)铅蓄电池(PbPbO2H2SO4)的负极是_,其负极反应特点是_ _,负极反应式是 。,二、原电池电极反应式的书写方法,Zn,锌本身,失去电子生成Zn2,Zn2与电解质溶液成分不反应,Pb,Pb失去,Zn2e=Zn2,(3)氢氧燃料电池(PtPtKOH)的负极是 ,其负极反应特点是_ _,负极反应式是 。 2.正极反应式的书写 (1)首先判断在正极发生反应的物质 当负极材料与电解质溶液能自发地发生化学反应时,在正极上发生电极反应的物质是_; 当负极材料与电解质溶液不能自发地发生化学反应时,在正极上发生电极反应的物质是_。,Pt为惰,性电极,燃料氢气失去电子生成H,H与电解质溶液中的

7、OH反应生,成H2O,电解质溶液中的某种微粒,溶解在电解质溶液中的O2,Pt,H22e2OH=2H2O,(2)然后再根据具体情况写出正极反应式,在书写时也要考虑正极反应产物是否与 反应的问题,若参与反应要书写叠加式。 (3)甲烷燃料电池用铂作电极插入KOH溶液中,其正极反应式是;铜锌原电池(ZnCuH2SO4)的正极反应式是 。,电解质溶液,O22H2O4e=4OH,2H2e=H2,书写原电池电极反应式时注意的问题 (1)正确判断原电池的负极和正极,确定两极上分别发生的具体反应。 (2)确认电极得失电子后的产物是否与电解质溶液发生反应,若能反应,则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。 (3)在

8、正极上,若是电解质溶液中的某种离子被还原,提供该离子的电解质无论电离难易如何,一律写离子符号(而在原电池反应中,要遵循离子方程式的书写规则,只有易溶的强电解质用离子符号表示)。,3.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电池。某种锂电池的总反应式为LiMnO2=LiMnO2,下列说法正确的是 A.Li是正极,电极反应为Lie=Li B.Li是负极,电极反应为Lie=Li C.MnO2是负极,电极反应为MnO2e= D.Li是负极,电极反应为Li2e=Li2,解析,答案,4.燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池,如图所示,

9、a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是 A.a极是负极,该电极上发生氧化反应 B.b极反应是O24OH4e=2H2O C.总反应的化学方程式为2H2O2=2H2O D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源,解析 a极通H2为负极,电极反应式为2H24OH4e=4H2O,发生氧化反应,A正确; b极通O2为正极,电极反应式为O22H2O4e=4OH,B不正确; 正、负极电极反应式相加得总反应为2H2O2=2H2O,C正确; 氢氧燃料电池的能量高,且产物为水,对环境无污染,故是具有应用前景的绿色电源,D正确。,解析,思维启迪,答案,思维启迪 从理论上讲,凡是可燃物的燃烧反应都可以设计成原电池,

10、所以燃料电池的燃料除H2外,还可以用CH4、甲醇(CH3OH)和乙醇(C2H5OH)、肼(N2H4)等,燃料电池的正极反应物一般为氧气。电解质不同,电极反应就不同,如氢氧燃料电池以强碱溶液为电解质,其放电原理为 负极(H2)反应式:2H24e4OH=4H2O(氧化反应) 正极(O2)反应式:O22H2O4e=4OH(还原反应) 电池总反应式:2H2O2=2H2O,氢氧燃料电池以酸性溶液为电解质,其放电原理为 负极(H2)反应式:2H24e=4H(氧化反应) 正极(O2)反应式:O24H4e=2H2O(还原反应) 电池总反应式:2H2O2=2H2ON2H4燃料电池 产物是N2和H2O。,学习小结

11、,达标检测,1.随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程,其首要原因是 A.利用电池外壳的金属材料 B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C.防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品 D.回收其中的石墨电极,1,2,3,4,5,答案,解析 回收电池的主要目的是防止对环境的污染。,解析,1,2,3,4,答案,2.下列有关电池的说法不正确的是 A.手机上用的锂离子电池属于二次电池 B.铜锌原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D.锌锰干电池中,锌电极是负极,5,解析 电池中电子由负极流向正极,B项电子应从Zn电

12、极流向Cu电极。,解析,1,2,3,4,5,答案,3.已知空气锌电池的电极反应为 锌片:Zn2OH2e=ZnOH2O; 碳棒:O22H2O4e=4OH。据此判断,锌片是 A.正极,被还原 B.正极,被氧化 C.负极,被还原 D.负极,被氧化,1,2,3,4,5,4.氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上,其反应原理示意图如下所示。下列有关氢氧燃料电池的说法,正确的是 A.该电池工作时电能转化为化学能 B.该电池中电极a是正极 C.外电路中电子由电极b通过导线流向电极a D.该电池的总反应:2H2O2=2H2O,解析 燃料电池是将化学能转化为电能,A项不正确; a极通入H2发生氧化反应,是电池的负极,

13、B项不正确; 外电路中电子由负极流向正极,即由电极a通过导线流向电极b,C项不正确。,解析,答案,5.有人设计以铂和锌为电极材料,植入人体做某种心脏病人的心脏起搏器的能源,它依靠人体血液中一定浓度的O2和H2O进行工作。 (1)负极材料是 ,电极反应为 。 (2)正极材料是 ,电极反应为 。,1,2,3,4,锌,答案,5,2Zn4e=2Zn2,O22H2O4e=4OH,铂,解析 以铂和锌为电极材料,植入人体做某种心脏病人的心脏起搏器的能源,正极是铂,负极是锌,电解质溶液是人体血液,工作时,负极锌被氧化,血液中的O2得到电子被还原。正极的反应为O24e2H2O=4OH;负极的反应为2Zn4e=2Zn2。,解析,本课结束,