高二化學-專題1-化學反應與能量變化第二、三單元所有課件-選修4

高二化學-專題1-化學反響與能量(néngliàng)變化第二、三單元所有課件-選修4第一頁，共28頁。化學(huàxué)電源一次電池(diànchí)〔干電池(diànchí)最常見〕二次電池(diànchí)〔可充電電池(diànchí)、蓄電池(diànchí)〕燃料電池堿性鋅錳電池鉛蓄電池氫氧燃料電池鋰離子電池銀鋅蓄電池普通鋅錳干電池銀鋅紐扣電池一、化學電源的分類第二頁，共28頁。一、一次電池(diànchí)(干電池(diànchí))石墨棒是正極，在石墨棒周圍填滿MnO2和炭黑的混合物，并用離子可以通過(tōngguò)的長纖維紙作隔膜；在隔膜外是調(diào)成糊狀的氯化銨，作為電解質(zhì)溶液；鋅筒為干電池外殼，它作為負極。鋅筒(負極)：Zn(s)-2e-=Zn2+(aq)碳棒(正極)：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O電池總反響為：

Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O

1.普通(pǔtōng)電池鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2

和H2O等優(yōu)點：制作簡單、價格廉價。缺點：放電時間短，電壓下降快。第三頁，共28頁。練：寫出鋅錳干電池的電極反響和總化學反響方程式。負極————————————正極————————————總反響————————————通常我們可以通過干電池的外觀上的哪些變化判斷它已經(jīng)不能正常供電了？________________我們在使用干電池的過程中并沒有發(fā)現(xiàn)有氣體產(chǎn)生，請推測(tuīcè)可能是干電池中的什么成分起了作用？Zn-2e-=Zn2+2NH4++2e-=2NH3+H2Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2鋅筒變軟，電池(diànchí)外表變得不平整MnO2第四頁，共28頁。2、堿性(jiǎnxìnɡ)鋅-錳干電池負極：（Zn）Zn+2OH--2e-

=Zn(OH)2正極：（金屬棒）2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-

缺點：多數(shù)只能(zhīnénɡ)一次使用，不能充電；價格較貴優(yōu)點(yōudiǎn)：比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電電池反應：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2第五頁，共28頁。3、銀鋅鈕扣(niǔkòu)電池正極(zhèngjí)：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH－負極(fùjí)：Zn+2OH－-2e-=ZnO+H2O總反響：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag優(yōu)點：電壓高、穩(wěn)定，低污染。

用途：手表、相機、心率調(diào)節(jié)器等pH變化負極：減小正極：增大第六頁，共28頁。三、二次電池(diànchí)〔充電電池(diànchí)、蓄電池(diànchí)〕1、鉛蓄電池第七頁，共28頁。放電過程(guòchéng)總反響：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+SO42--2e-=PbSO4

正極(zhèngjí)：PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O氧化(yǎnghuà)反響復原反響負極：①放電過程鉛蓄電池充電的反響那么是上述反響的逆過程第八頁，共28頁。②充電(chōngdiàn)過程PbSO4+2e-=Pb+SO42-

復原(fùyuán)反響陰極(yīnjí)：陽極：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-氧化反響接電源負極接電源正極充電過程總反響：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4鉛蓄電池的充放電過程：Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O放電充電第九頁，共28頁。缺點(quēdiǎn)：比能量低、笨重(bènzhòng)、廢棄電池污染環(huán)境優(yōu)點(yōudiǎn)：可重復使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、平安可靠、價格低廉其它二次電池鎳鎘電池、鎳氫電池、銀鋅電池、鋰離子電池……第十頁，共28頁。2、銀鋅蓄電池

正極殼填充Ag2O和石墨，負極蓋填充鋅汞合金，電解質(zhì)溶液KOH溶液。反應式為：2Ag+Zn(OH)2

Zn+Ag2O+H2O

寫出放電時的電極反應式。充電放電負極(fùjí)：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2正極(zhèngjí)：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-第十一頁，共28頁。3、鎳鎘電池(diànchí)NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2

放電充電負極材料(cáiliào)：Cd；正極材料(cáiliào)：涂有NiO2，電解質(zhì)：KOH溶液。反響式如下：寫出放電時的電極(diànjí)反響式。特點：比鉛蓄電池耐用，可密封反復使用。負極：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2

正極：NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH-第十二頁，共28頁。練習1：鎳氫電池可以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反響是

根據(jù)此反響式判斷，以下表達中正確的選項是A．電池放電時，電池負極(fùjí)周圍溶液的pH不斷增大B．電池放電時，鎳元素被氧化C．電池充電時，氫元素被復原D．電池放電時，H2是負極(fùjí)CD4、鎳氫電池第十三頁，共28頁。練習2：(06江蘇)鋰離子電池已經(jīng)成為新一代實用化的蓄電池，該電池具有能量密度大、電壓高的特性。鋰離子電池放電時的電極反響式為：負極：C6Li－xe-=C6Li1-x＋xLi+〔C6Li表示鋰原子嵌入(qiànrù)石墨形成復合材料〕正極：Li1-xMO2＋xLi+＋xe-=LiMO2〔LiMO2表示含鋰的過渡金屬氧化物〕以下有關(guān)說法正確的選項是A．鋰離子電池充電時電池反響為C6Li＋Li1－xMO2=LiMO2＋C6Li1－xB．電池反響中，鋰、鋅、銀、鉛各失去1mol電子，金屬鋰所消耗的質(zhì)量最小C．鋰離子電池放電時電池內(nèi)部Li+向負極移動D．鋰離子電池充電時陰極反響為C6Li1－x＋xLi+＋xe-=C6Li5、鋰離子電池(diànchí)BD第十四頁，共28頁。燃料電池(ránliàodiànchí)汽車第十五頁，共28頁。燃料電池(ránliàodiànchí)汽車第十六頁，共28頁。四、燃料電池(ránliàodiànchí)：燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學電池?！矚錃?、烴、肼、甲醇(jiǎchún)、氨、煤氣燃料電池……〕1、氫氧燃料電池(ránliàodiànchí)中性負極:2H2-4e-==4H+正極:O2+2H2O+4e-==4OH-總反響:2H2+O2==2H2O第十七頁，共28頁。堿性電解質(zhì)負極(fùjí):2H2-4e-+4OH-==4H2O正極:O2+2H2O+4e-==4OH-總反響:2H2+O2==2H2O酸性(suānxìnɡ)電解質(zhì)：負極(fùjí)：2H2-4e-==4H+正極：O2+4H++4e-==2H2O總反響：2H2+O2==2H2O第十八頁，共28頁。使用氫氧燃料電池(ránliàodiànchí)動力的法國產(chǎn)標致TAXI第十九頁，共28頁。練習3:氫氣是燃料電池最簡單(jiǎndān)的燃料，雖然使用方便，卻受到價格和來源的限制。常用的燃料往往是某些碳氫化合物，如：甲烷、汽油等。請寫出將圖中氫氣換成甲烷時所構(gòu)成的甲烷燃料電池中a極的電極反響式：，此時電池內(nèi)總的反響式:。KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O第二十頁，共28頁。2、固體燃料(ɡùtǐránliào)電池介質(zhì)電池反應：

2H2+Ｏ２=2H2O

負極正極負極

正極2H2-4e-+2O2－=2H2O

O2+4e-=2O2－

2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O第二十一頁，共28頁。練習4、熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率(xiàolǜ)，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽極燃氣，空氣與CO2的混合氣為陰極燃氣，制得在650℃下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反響式：負極反響式：2CO+2CO32-—4e-=4CO2正極反響式：總反響式：O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO23、熔融(róngróng)鹽燃料電池第二十二頁，共28頁。5、1991年我國首創(chuàng)以鋁、空氣、海水電池為能源的新型海水標志燈已經(jīng)研制成功。該燈以海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中氧使鋁不斷氧化產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中數(shù)分鐘就發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高20到50倍。運用所學的化學知識，推測該新型電池兩極上可能(kěnéng)發(fā)生的電極反響。負極正極4Al-12e-=4Al3+3O2+6H2O+12e-=12OH-4、海水電池(diànchí)總反響(fǎnxiǎng)式：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3第二十三頁，共28頁。練習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，電流總反響式為：Zns＋2MnO2s＋H2Ol＝ZnOH2s＋Mn2O3s以下說法錯誤的選項是〔〕A電池工作(gōngzuò)時，鋅失去電子B電池正極的電極反響式為：2MnO2s＋H2Ol＋2e＝Mn2O3s＋2OHaqC電池工作(gōngzuò)時，電子由正極通過外電路流向負