《化学能与电能的转化》课件(苏教版选修4).ppt

《《化学能与电能的转化》课件(苏教版选修4).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《化学能与电能的转化》课件(苏教版选修4).ppt（35页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、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,原电池的工作原理,判断下列装置能否构成原电池，并思考原电池的构成条件,知识回顾,Cu,Zn,形成原电池的条件,前提条件：有自发的氧化还原反应、放热反应,（1）有两种活泼性不同的导电材料(不同的金属或金属与非金属导体）作电极,（2）两个电极必须插入电解质溶液中,（3）两极相连形成闭合回路（用导线连接或电极直接接触）,原电池：把化学能转变为电能的装置,H2SO4,Cu-Zn原电池原理示意图,1、由组成原电池两极的电极材料判断 相对活泼的是负极，活泼性较弱的是正极2、根据原电池里电解质溶液内离子流动方向判断.在原电池的电解质溶液里，阳离子移向

2、的极为正极。3、根据原电池的两极发生的现象判断。原电池的负极总是发生氧化反应，正极发生还原反应.,正极（铜电极）：2H+2e-=H2 负极（锌电极）：Zn-2e-=Zn2+,电池反应：Zn+2H+=H2+Zn2+（总反应）,原电池电极反应、电池反应的书写,Zn,Cu,Zn,Cu,A,B,C,D,E,F,下列哪些装置能构成原电池？相应的电极反应,负极Zn：,Zn2e-Zn2+,正极C：,2H+2e-H2,总反应：,Zn+2H+Zn2+H2,负极：,2e-2+,正极C：,2Ag+2e-2Ag,总反应：,Cu+2Ag+Cu2+2Ag,设疑若F中两烧杯中的电解质溶液用能使阴阳离子移动的装置连接起来，能

3、否形成原电池？,探究一：,预测实验1 的现象和结论,现象:,锌粉溶解,有红色物质析出,温度计显示温度迅速上升.,结论:,Zn+Cu2+Zn2+Cu,探究二：,预测实验2 的现象和结论,现象:,锌片变细,铜上有红色物质析出,电流计指针发生偏转.,结论:,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂作成的冻胶。,1、盐桥的作用：使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极。,正极（铜电极）：Cu2+2e-=Cu 负极（锌电极）：Zn-2e-=Zn2+,电池反应：Zn+Cu2+=Cu+Zn

4、2+（总反应）,此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。,活动探究,请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。,1、电解溶液：。2、电极材料：正极，负极。3、电极反应式：正极:。负极:。,CuSO4溶液,Fe,C,Cu2+2e-Cu,Fe2e-Fe2+,1、判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,2H+2e-H2,负极：,总反应：,正极：,Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,(),随堂检测,正极：,负极：,总反应：,Fe2e-Fe2+,Cu2+2e-Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,Fe

5、+CuSO4Cu+FeSO4,负极：,Zn2e-Zn2+,正极：,Cu2+2e-Cu,总反应：,Zn+Cu2+Zn2+Cu,或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,2、一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2+Cu，该反应的原电池的组成正确的是,3、已知氧化还原反应 Cu 2FeCl3=2FeCl2 CuCl2，利用这一反应设计一个原电池，画出示意图，标出电极材料，电解质溶液，写出电极反应式。,正极：,负极：,总反应：,Cu2e-Cu2+,2Fe3+2e-2Fe2+,2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+,负极：Fe 2e-=Fe2+正极：2H+2e-=H2总：Fe+2H+=Fe2+H2

6、,负极：Fe 2e-=Fe2+正极：2H2O+O2+4e-=4OH-总：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,不同的介质 不同的电极反应,负极：Al+4OH3e-=Al O2+2H2O 正极：2H2O+2 e-=H2+2OH 总：2Al+2OH+2H2O=2Al O2+3H2,稀 硫 酸,负极：Mg 2e-=Mg2+2H2O 正极：2H+2e-=H2总：Mg+2H+=Mg 2+H2,负极：Cu 2e-=Cu 2+正极：2H+NO3+e-=NO2+H2O总：Cu+4H+2NO3=2NO2+Cu 2+2H2O,稀H2SO4,负极：Al 3e-=Al 3+2H2O 正极：2H+2e-=H2总：2

7、Al+6H+=2Al 3+3H2,下列关于下图所示原电池的说法正确的是A 铝片为正极B 正极上有H2产生C Al是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出D 当转移0.04 mol e-时，产生 0.01 mol O2,Cu,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,化 学 电 源,锂电池,干电池,纽扣电池,各类电池,蓄电池,银锌纽扣电池是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣，故称纽扣电池。两极分别为氧化银和锌，电解质为KOH溶液，发生氧化还原反应后生成银和氧化锌。,锌是 极，发生 反应；氧化银是 极，发生 反应。总反应为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag负极（锌）：正极（氧化

8、银）：,负,氧 化,正,还 原,1、干电池-一次电池,Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-,负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+正极（石墨）：2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O,普通锌锰干电池,总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O,碱性锌锰干电池（用KOH代替NH4Cl能提高 性能，延长寿命）,负极（锌筒）：正极（石墨）：,总反应：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH,Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-,氢氧燃料

9、电池的工作原理,酸性条件：,负极（H2）：,2H2-4e=4H+,碱性或中性条件：,负极（H2）：,2H2+4OH-4e=4H2O,正极（O2）：O2+2H2O+4e=4OH,总反应：2H2O22H2O,总反应：2H2O22H2O,2、燃料电池,氢氧燃料电池结构,正极（O2）：O2+4H+4e=2H2O,【拓展】,一种新型燃料电池，它是以两根金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通入甲烷和氧气。电极反应为：负极：正极：电池总反应：,2O2+4H2O+8e-=8OH-,CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O,CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3 H2O,3、充电电池,充电电池

10、又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使生成物恢复原状，如此充放电可循环进行，至一定周期后终止。,汽车用蓄电池,铅蓄电池放电时的电极反应：负极：Pb+SO42-2e-PbSO4正极：PbO2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2O,总反应：PbO2+Pb+4H+2SO42-=2PbSO4+2H2O,铅蓄电池充电时的电极反应：负极：PbSO4+2e-Pb+SO42-正极：PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H+SO42-,总反应：2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+4H+2SO42-,海水电池,1991年，我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电池，用作航

11、海标志灯。该电池以取之不的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。这种海水电池的能量比“干电池”高2050倍。电极反应式为：负极：正极：电池总反应：,4Al-12e-=4Al 3+,3O2+6H2O+12e-=12 OH-,4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,【拓展】,镍铬电池,特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。,NiO2（S）+Cd（S）+2H2O（L）=Ni（OH）2（S）+Cd（OH）2（S）,Ag2O（S）+Cd（S）+H2O（L）=2Ag（S）+Cd（OH）2（S）,1、电极材料及原料2、电解质溶液3、优点4、应用领域,锂电池,摩托罗拉6188/6288原装锂

12、电池,正极：金属氧化物 负极：锂,使用寿命长，质量轻、电压高、工作效率高、寿命长、质量轻、体积小,有机溶剂,电脑、照相机、手表、心脏起博器,索尼数码相机锂电池,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为Li+MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（）A、Li是正极，电极反应为Li e-=Li+B、Li是负极，电极反应为Li e-=Li+C、Li是负极，电极反应为MnO2+e-=MnO2 D、Li是负极，电极反应为Li 2e-=Li2+,熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作

13、电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32-=4CO2+4e-阴极反应式：_ 总电池反应式：_,练习,2CO+O2=2CO2,O2+2CO2+4e-=2CO32-,如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子。电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。电池总反应式为：2CH3OH3O22CO24H2O。下列说法中正确的是A左边的电极为电池的负极，a处通入的是甲醇B右边的电极为电池的负极，b处通入的是空气C电池负极的反应式为：CH3OH+H2O 6e=CO2+6H+D电池的正极反应式为：O2+2H2O+4e=4OH,A、C,