高二化学-专题1-化学反应与能量变化第二、三单元所有课件-选修4

1、化学电化学电源源 一次电池一次电池（干电池最常见干电池最常见）二次电池二次电池（可充电电池、（可充电电池、蓄电池）蓄电池）燃料电池燃料电池碱性碱性锌锰电池锌锰电池铅蓄电池铅蓄电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池锂离子电池锂离子电池银锌蓄电池银锌蓄电池普通普通锌锰锌锰干电池干电池银锌银锌纽扣电池纽扣电池一、化学电一、化学电源源的分类的分类一、一次电池(干电池)l石墨棒石墨棒是是正极正极，在石墨棒周围填满，在石墨棒周围填满MnO2和和炭黑炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸作纸作隔膜隔膜；在隔膜外是调成糊状的；在隔膜外是调成糊状的氯化铵氯化铵，作为电解质溶液；作为电解

2、质溶液；锌锌筒为干电池外壳，它作筒为干电池外壳，它作为为负极负极。l锌筒锌筒(负极负极)： Zn(s) - 2e- = Zn2+(aq)l碳棒碳棒(正极正极)：2MnO2+2NH4+2e- =Mn2O3+ 2NH3+H2Ol电池总反应为：电池总反应为： Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2+Mn2O3 + 2NH3 + H2O 1.普通电池普通电池锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌- -锰干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等优点：制作简单、价格便宜。优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。缺点：放电时间短，电压下降快。练：

3、写出练：写出锌锰干电池锌锰干电池的电极反应和总化学反应方程式。的电极反应和总化学反应方程式。 负极负极 正极正极 总反应总反应通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？经不能正常供电了？_ _ _ 我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？推测可能是干电池中的什么成分起了作用？Zn-2e-=Zn2+2NH4+2e-=2NH3+H2Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2锌筒变软，电池表面变得不平整锌筒变软，电池表面变得不平整MnO2

4、2、碱性锌、碱性锌-锰干电池锰干电池负极：负极：（ZnZn）Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2正极：正极：（金属棒）（金属棒）2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-缺点：缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电和连续放电电池反应：电池反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)23、银锌钮扣电池、银锌钮扣电池正极：正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH负极：负极：Zn +2OH-2e- =ZnO+

5、H2O总反应：总反应：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag 优点：电压高、稳定，低污染。优点：电压高、稳定，低污染。 用途：手表、相机、心率调节器用途：手表、相机、心率调节器等等pH变化变化负极：减小负极：减小 正极：增大正极：增大三、二次电池三、二次电池（充电充电电池、电池、蓄电池蓄电池）1、铅蓄电池放电过程总反应：放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb + SO42- -2e- =PbSO4 正极：正极：PbO2 + 4H+SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应负极：负极：放放电过程电过程铅蓄电池铅蓄电池充充电的反应

6、则是上述反应的电的反应则是上述反应的逆过程逆过程充充电过程电过程PbSO4 +2e- =Pb + SO42- 还原反应还原反应阴阴极：极：阳阳极：极：PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H+ SO42- 氧化反应氧化反应接电源接电源负负极极接电源接电源正正极极充充电过程总反应：电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4铅蓄电池的铅蓄电池的充放充放电过程：电过程：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电放电充电充电缺点：缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可

7、靠、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉价格低廉其它二次电池其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、银锌电池、锂离子电锂离子电池池2、银锌蓄电池 正极正极壳填充壳填充AgAg2 2O O和和石墨石墨，负极负极盖填充盖填充锌汞锌汞合金，电解质溶液合金，电解质溶液KOHKOH溶液溶液。反应式为：。反应式为：2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 写出写出放电放电时的时的电极反应式。电极反应式。充电充电放电放电负极：负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：正极：Ag2O+2e-+H2O=2A

8、g+2OH-3、镍镉电池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放放电电充电充电负极材料：负极材料：CdCd；正极材料：正极材料：涂有涂有NiONiO2 2，电解质：电解质：KOHKOH溶液溶液。反应式如下：反应式如下：写出写出放放电时的电时的电极反应式。电极反应式。 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。 负极：负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：正极：NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH-练习练习1：镍镍氢氢电池可以取代会产生镉污染的镉镍电池。电池可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应是氢镍电

9、池的总反应是 根据此反应式判断，下列叙述中正确的是根据此反应式判断，下列叙述中正确的是 A电池放电时，电池负极周围溶液的电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大不断增大B电池放电时，镍元素被氧化电池放电时，镍元素被氧化C电池充电时，氢元素被还原电池充电时，氢元素被还原 D电池放电时，电池放电时，H2是负极是负极CD4、镍氢镍氢电池电池练习练习2：(06江苏)锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电放电时的电极反应式为：负时的电极反应式为：负极：极：C6Lix

10、e-=C6Li1-xxLi+ （C6Li表示锂原子嵌入石墨形成复合材料）表示锂原子嵌入石墨形成复合材料） 正极：正极：Li1-xMO2xLi+xe-=LiMO2（LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物）表示含锂的过渡金属氧化物） 下列有关说法正确的是下列有关说法正确的是 A锂离子电池锂离子电池充电充电时电池反应为时电池反应为 C6LiLi1xMO2=LiMO2C6Li1x B电池反应中，锂、锌、银、铅各失去电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1 mol电子，金属锂所消耗的电子，金属锂所消耗的质量最小质量最小 C锂离子电池锂离子电池放电放电时电池内部时电池内部Li+向负极移动向负极移动 D锂离子电池锂离

11、子电池充电充电时阴极反应为时阴极反应为 C6Li1xxLi+xe-=C6Li5、锂离子电池、锂离子电池BD燃料电池汽车燃料电池汽车燃料电池汽车燃料电池汽车四、燃料电池：四、燃料电池： 燃料电池是一种连续地将燃料电池是一种连续地将燃料燃料和和氧化剂氧化剂的化学能的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、直接转换成电能的化学电池。（氢气、烃、肼、甲烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池醇、氨、煤气燃料电池） 1、氢氧燃料电池氢氧燃料电池 中性中性负极负极: 2H2-4e-=4H+正极正极: O2+2H2O+4e-=4OH-总反应总反应: 2H2+O2=2H2O碱性碱性电解质电解质负极负极: 2H2-4e-

12、+4OH-=4H2O正极正极: O2+2H2O+4e-=4OH-总反应总反应: 2H2+O2=2H2O酸性酸性电解质：电解质：负极：负极： 2H2-4e-=4H+正极：正极： O2+4H+4e-=2H2O总反应：总反应：2H2+O2=2H2O使用氢氧燃料电池动力的法国产标致使用氢氧燃料电池动力的法国产标致TAXI练习练习3:3:氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的

13、甲烷燃料电池出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中中a a极的电极反应式：极的电极反应式： ，此时电池内总的反应式此时电池内总的反应式: : 。 KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O2 2、固体燃料电池固体燃料电池介质介质电池反应：电池反应： 2H2 + = 2H2O 负负极极正正极极负负极极 正正极极2H2 - 4e- +2O2= 2H2O O2 + 4e-= 2O2 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 练习练习4、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，

14、、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用因而受到重视，可用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔融盐混的熔融盐混合物作电解质，合物作电解质，COCO为阳极燃气，空气与为阳极燃气，空气与COCO2 2的混的混合气为阴极燃气，制得在合气为阴极燃气，制得在65650 0下工作的燃料电下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：池，完成有关的电池反应式：负极反应式：负极反应式：2CO+2CO2CO+2CO3 32-2- 4e-=4CO=4CO2 2正极反应式：正极反应式：总反应式：总反应式：O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO23、熔融盐燃料电池

15、、熔融盐燃料电池5 5、19911991年我国首创以铝、空气、海年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型海水标志灯已经研水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数分钟就发出耀眼的闪把灯放入海水中数分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高光，其能量比干电池高2020到到5050倍。运倍。运用所学的化学知识，推测该新型电池两用所学的化学知识，推测该新型电池两极上可能发生的电极反应。极上可能发生的电极反应。负极负极 正极正极4Al-12e-=4Al3+3O2

16、+6H2O+12e-=12OH-4、海水电池、海水电池总反应式：总反应式： 4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3练习练习1: 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：电流总反应式为：Zn s 2MnO2 s H2O l Zn OH 2 s Mn2O3 s 下列说法错误的是下列说法错误的是 （ ）A 电池工作时，锌失去电子电池工作时，锌失去电子B 电池正极电池正极的的电极反应式为：电极反应式为： 2MnO2 s H2O l 2e Mn2O3 s 2OH aq C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D 外电路中每