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(共24张PPT)
第6章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
第3课时 化学电池
导入一
从伏打发明了人类历史上第一个具有实用价值的电池,人类从此就进入了使用能源的新纪元。文明社会发展至今,电池已经成为我们的生活中不可或缺的必需品,大家举例说说生活中有哪些类型的电池。
电池多种多样,本节课我们来学习几种常见的化学电池。
导入二
[播放视频]“电池的发展史”。
导入二
[播放视频]“石墨烯电池”。
导入二
化学能转化为电能的原理的发现和各式各样电池装置的发明,是贮能和供能技术的巨大进步,是化学对人类的一项重大贡献,极大地推进了现代化的进程,改变了人们的生活方式, 提高了人们的生活质量。化学电池是新能源和可再生能源的重要组成部分,本节课我们来学习几种常见的化学电池。
一、一次电池和二次电池
一次电池:
放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)的电池,属于一次电池,如干电池。
一、一次电池和二次电池
锌锰干电池:
负极:锌筒,电极反应式为Zn 2e Zn2+ 。
正极:石墨棒,被还原的物质是 MnO2。
电解质溶液:NH4Cl糊。
一、一次电池和二次电池
【拓展延伸】
锌锰干电池在使用过程中,锌会逐渐溶解,锌外壳变薄,最后内部的糊状电解质会泄露出来,使电器腐蚀。为了延长电池寿命和提高其性能,人们将电池内的电解质NH4Cl 糊换成湿的 KOH,制成了碱性锌锰电池,广泛用于拉式录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等。碱性锌锰干电池的电池总反应为Zn+2MnO2+2H2O Zn(OH)2+2MnO(OH)。
一、一次电池和二次电池
二次电池:
二次电池(充电电池)放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,使电池恢复到放电前的状态,从而实现放电(化学能转化为电能)与充电(电能转化为化学能)的循环。
常见的充电电池:铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。
一、一次电池和二次电池
铅酸蓄电池常用作汽车电瓶,其构造如图所示:
负极:Pb+SO42 2e PbSO4
正极:PbO2+4H+ +SO42 +2e PbSO4+2H2O
电池总反应:Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
一、一次电池和二次电池
小试牛刀
1.某普通锌锰干电池的结构如图所示,下列说法正确的是( )
A.锌筒是原电池的正极
B.石墨电极上发生氧化反应
C.NH4+ 移向石墨电极
D.电子经石墨棒沿电解质溶液流向锌筒
C
一、一次电池和二次电池
A
2.氟离子电池是一种前景广阔的新型电池,其能量密度是目前锂电池
的十倍以上。其中 一种氟离子电池的工作原理为3Mg+2BiF3
3MgF2+2Bi(MgF2为难溶盐),电解质为熔融氟化物。下列说法正确的
是( )
A.放电时,负极的电极反应式为 Mg 2e +2F MgF2
B.放电时,电子从镁电极流出,经电解质流向正极
C.放电时,化学能完全转化为电能
D.放电时,F- 向正极移动
二、燃料电池
燃料电池的电极材料一般为活化电极,具有很强的催化活性,如铂电极、活性炭电极等,电极本身只是一个催化转化原件。
燃料电池中的燃料和氧化剂连续地由外部供给, 在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排出。
二、燃料电池
1.燃料电池的概念:一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。
2.燃料电池的特点:
(1)清洁、安全、高效。
(2)能量转化率可以达到80%以上。
(3)反应物不是储存在电池内部,而是从外部提供,供电量易于调节。
3.燃料电池的应用:在航天、军事、交通等领域有广阔的应用前景。
二、燃料电池
[问题思考] 1.氢氧燃料电池的总反应方程式如何书写
2.如何判断氢氧燃料电池的正、负极
1.燃料电池相当于燃料的燃烧,氢氧燃料电池的总反应为2H2+O2 2H2O。
2.从总反应的方程式可知, H2 失电子,在负极上发生氧化反应, O2得电子,在正极上发生还原反应,则通 H2 的一极作负极,通 O2 的一极作正极。
二、燃料电池
氢氧燃料电池正、负极反应:
电解质溶液 负极 正极
酸性(H+ )
碱性(OH )
2H2 4e 4H+
O2+4H+ +4e 2H2O
2H2 4e +4OH 4H2O
O2+2H2O+4e 4OH
在书写电极反应式时必须注意溶液的酸碱性,在酸性条件下不能出现 OH ,碱性条件下 不能出现 H+ 。
二、燃料电池
小试牛刀
1.正误判断。
(1)燃料电池是利用燃料的燃烧发电。 ( )
(2)燃料电池中,燃料在正极上发生氧化反应。 ( )
(3)氢氧燃料电池将热能直接转变为电能。 ( )
(4)原电池中正极材料一定发生还原反应。 ( )
(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子。 ( )
×
×
×
×
×
二、燃料电池
2.某公司全自主研发的“氢腾”燃料电池系统广泛应用于氢能大巴。
某种氢燃料电池的内部结构如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.电池工作时,电解质溶液中的 H+ 向 b 极移动
B.a 极发生的电极反应为 H2+2e +2OH 2H2O
C.b 极为正极,发生氧化反应
D.当外电路有1 mol 电子转移时,b 极消
耗 5.6 L O2
A
总结
课堂练习
1. 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、稀硫酸电池工作时,当转移 0.2 mol 电子时,正极区可
生成氢气 2.24 L
C.氢氧燃料电池可把化学能转化为电能
D.锌锰电池、镍镉电池、化学电池易造成环境污染,而氢氧燃料
电池是环境友好型电池
B
课堂练习
C
2.碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+2H2O
2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列说法正确的是 ( )
A.Zn为正极,MnO2为负极
B.该电池为二次电池
C.负极的电极反应式为 Zn+2OH 2e Zn(OH)2
D.工作时电子由 MnO2经外电路流向Zn
课堂练习
3.有一种银锌微型纽扣电池,其电极分别是 Ag2O 和Zn,电解质溶
液为 KOH 溶液,电极反应为 Zn+ 2OH 2e ZnO+H2O、
Ag2O+H2O+2e 2Ag+2OH ,电池总反应为 Ag2O+Zn
2Ag+ZnO。下列有关叙述中不正确的是 ( )
A.Zn为负极、Ag2O为正极
B.电池工作时,正极质量逐渐减小
C.电池工作时,电子由Zn极经外电路流向 Ag2O 极
D.电路中每通过 0.2 mol 电子,负极的质量理论上减少 6.5 g
D
课堂练习
C
4.将两个铂电极插入 KOH 溶液中,向两极分别通入CH4和O2即
可构成甲烷燃料电池。已知通入甲烷的一极的电极反应式为
CH4 +10OH 8e CO32 +7H2O,下列叙述正确的是 ( )
A.通入甲烷的一极为正极
B.通入氧气的一极发生氧化反应
C.该电池的总反应式为 CH4+2O2+2OH CO32 +3H2O
D.该电池在工作时,溶液中的阴离子向正极移动
谢谢！

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