資源簡介

(共24張PPT)
第6章 化學反應與能量
第一節 化學反應與能量變化
第3課時 化學電池
導入一
從伏打發明了人類歷史上第一個具有實用價值的電池,人類從此就進入了使用能源的新紀元。文明社會發展至今,電池已經成為我們的生活中不可或缺的必需品,大家舉例說說生活中有哪些類型的電池。
電池多種多樣,本節課我們來學習幾種常見的化學電池。
導入二
[播放視頻]“電池的發展史”。
導入二
[播放視頻]“石墨烯電池”。
導入二
化學能轉化為電能的原理的發現和各式各樣電池裝置的發明,是貯能和供能技術的巨大進步,是化學對人類的一項重大貢獻,極大地推進了現代化的進程,改變了人們的生活方式, 提高了人們的生活質量?；瘜W電池是新能源和可再生能源的重要組成部分,本節課我們來學習幾種常見的化學電池。
一、一次電池和二次電池
一次電池:
放電之后不能充電(內部的氧化還原反應無法逆向進行)的電池,屬于一次電池,如干電池。
一、一次電池和二次電池
鋅錳干電池:
負極:鋅筒,電極反應式為Zn 2e Zn2+ 。
正極:石墨棒,被還原的物質是 MnO2。
電解質溶液:NH4Cl糊。
一、一次電池和二次電池
【拓展延伸】
鋅錳干電池在使用過程中,鋅會逐漸溶解,鋅外殼變薄,最后內部的糊狀電解質會泄露出來,使電器腐蝕。為了延長電池壽命和提高其性能,人們將電池內的電解質NH4Cl 糊換成濕的 KOH,制成了堿性鋅錳電池,廣泛用于拉式錄音機、閃光燈、電動玩具、袖珍電視機等。堿性鋅錳干電池的電池總反應為Zn+2MnO2+2H2O Zn(OH)2+2MnO(OH)。
一、一次電池和二次電池
二次電池:
二次電池(充電電池)放電時所進行的氧化還原反應,在充電時可以逆向進行,使電池恢復到放電前的狀態,從而實現放電(化學能轉化為電能)與充電(電能轉化為化學能)的循環。
常見的充電電池:鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。
一、一次電池和二次電池
鉛酸蓄電池常用作汽車電瓶,其構造如圖所示:
負極:Pb+SO42 2e PbSO4
正極:PbO2+4H+ +SO42 +2e PbSO4+2H2O
電池總反應:Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
一、一次電池和二次電池
小試牛刀
1.某普通鋅錳干電池的結構如圖所示,下列說法正確的是( )
A.鋅筒是原電池的正極
B.石墨電極上發生氧化反應
C.NH4+ 移向石墨電極
D.電子經石墨棒沿電解質溶液流向鋅筒
C
一、一次電池和二次電池
A
2.氟離子電池是一種前景廣闊的新型電池,其能量密度是目前鋰電池
的十倍以上。其中 一種氟離子電池的工作原理為3Mg+2BiF3
3MgF2+2Bi(MgF2為難溶鹽),電解質為熔融氟化物。下列說法正確的
是( )
A.放電時,負極的電極反應式為 Mg 2e +2F MgF2
B.放電時,電子從鎂電極流出,經電解質流向正極
C.放電時,化學能完全轉化為電能
D.放電時,F- 向正極移動
二、燃料電池
燃料電池的電極材料一般為活化電極,具有很強的催化活性,如鉑電極、活性炭電極等,電極本身只是一個催化轉化原件。
燃料電池中的燃料和氧化劑連續地由外部供給, 在電極上不斷地進行反應,生成物不斷地被排出。
二、燃料電池
1.燃料電池的概念:一種將燃料(如氫氣、甲烷、乙醇)和氧化劑(如氧氣)的化學能直接轉化為電能的電化學反應裝置。
2.燃料電池的特點:
(1)清潔、安全、高效。
(2)能量轉化率可以達到80%以上。
(3)反應物不是儲存在電池內部,而是從外部提供,供電量易于調節。
3.燃料電池的應用:在航天、軍事、交通等領域有廣闊的應用前景。
二、燃料電池
[問題思考] 1.氫氧燃料電池的總反應方程式如何書寫
2.如何判斷氫氧燃料電池的正、負極
1.燃料電池相當于燃料的燃燒,氫氧燃料電池的總反應為2H2+O2 2H2O。
2.從總反應的方程式可知, H2 失電子,在負極上發生氧化反應, O2得電子,在正極上發生還原反應,則通 H2 的一極作負極,通 O2 的一極作正極。
二、燃料電池
氫氧燃料電池正、負極反應:
電解質溶液 負極 正極
酸性(H+ )
堿性(OH )
2H2 4e 4H+
O2+4H+ +4e 2H2O
2H2 4e +4OH 4H2O
O2+2H2O+4e 4OH
在書寫電極反應式時必須注意溶液的酸堿性,在酸性條件下不能出現 OH ,堿性條件下 不能出現 H+ 。
二、燃料電池
小試牛刀
1.正誤判斷。
(1)燃料電池是利用燃料的燃燒發電。 ( )
(2)燃料電池中,燃料在正極上發生氧化反應。 ( )
(3)氫氧燃料電池將熱能直接轉變為電能。 ( )
(4)原電池中正極材料一定發生還原反應。 ( )
(5)原電池中的負極反應一定是電極材料失電子。 ( )
×
×
×
×
×
二、燃料電池
2.某公司全自主研發的“氫騰”燃料電池系統廣泛應用于氫能大巴。
某種氫燃料電池的內部結構如圖所示,下列說法正確的是 ( )
A.電池工作時,電解質溶液中的 H+ 向 b 極移動
B.a 極發生的電極反應為 H2+2e +2OH 2H2O
C.b 極為正極,發生氧化反應
D.當外電路有1 mol 電子轉移時,b 極消
耗 5.6 L O2
A
總結
課堂練習
1. 下列有關電池的說法不正確的是 ( )
A.手機上用的鋰離子電池屬于二次電池
B.銅、鋅、稀硫酸電池工作時,當轉移 0.2 mol 電子時,正極區可
生成氫氣 2.24 L
C.氫氧燃料電池可把化學能轉化為電能
D.鋅錳電池、鎳鎘電池、化學電池易造成環境污染,而氫氧燃料
電池是環境友好型電池
B
課堂練習
C
2.堿性鋅錳電池的總反應為Zn+2MnO2+2H2O
2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列說法正確的是 ( )
A.Zn為正極,MnO2為負極
B.該電池為二次電池
C.負極的電極反應式為 Zn+2OH 2e Zn(OH)2
D.工作時電子由 MnO2經外電路流向Zn
課堂練習
3.有一種銀鋅微型紐扣電池,其電極分別是 Ag2O 和Zn,電解質溶
液為 KOH 溶液,電極反應為 Zn+ 2OH 2e ZnO+H2O、
Ag2O+H2O+2e 2Ag+2OH ,電池總反應為 Ag2O+Zn
2Ag+ZnO。下列有關敘述中不正確的是 ( )
A.Zn為負極、Ag2O為正極
B.電池工作時,正極質量逐漸減小
C.電池工作時,電子由Zn極經外電路流向 Ag2O 極
D.電路中每通過 0.2 mol 電子,負極的質量理論上減少 6.5 g
D
課堂練習
C
4.將兩個鉑電極插入 KOH 溶液中,向兩極分別通入CH4和O2即
可構成甲烷燃料電池。已知通入甲烷的一極的電極反應式為
CH4 +10OH 8e CO32 +7H2O,下列敘述正確的是 ( )
A.通入甲烷的一極為正極
B.通入氧氣的一極發生氧化反應
C.該電池的總反應式為 CH4+2O2+2OH CO32 +3H2O
D.該電池在工作時,溶液中的陰離子向正極移動
謝謝！

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