《化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化》課件(蘇教版選修4).ppt

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專(zhuān)題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化,第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化,原電池的工作原理,判斷下列裝置能否構(gòu)成原電池，并思考原電池的構(gòu)成條件,[知識(shí)回顧],Cu,Zn,⑤,形成原電池的條件,前提條件：有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)、放熱反應(yīng),（1）有兩種活潑性不同的導(dǎo)電材料(不同的金屬或金屬與非金屬導(dǎo)體）作電極,（2）兩個(gè)電極必須插入電解質(zhì)溶液中,（3）兩極相連形成閉合回路（用導(dǎo)線(xiàn)連接或電極直接接觸）,原電池：把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,正極（銅電極）：2H++2e-=H2↑負(fù)極（鋅電極）：Zn-2e-=Zn2+,電池反應(yīng)：Zn+2H+=H2↑+Zn2+（總反應(yīng)）,原電池電極反應(yīng)、電池反應(yīng)的書(shū)寫(xiě),Zn,Cu,,Zn,Cu,A,B,C,D,E,F,√,下列哪些裝置能構(gòu)成原電池？相應(yīng)的電極反應(yīng),√,負(fù)極Zn：,Zn－2e-＝Zn2+,正極C：,2H++2e-＝H2↑,總反應(yīng)：,Zn+2H+＝Zn2++H2↑,負(fù)極Ｃｕ：,Ｃｕ－2e-＝Ｃｕ2+,正極C：,2Ag++2e-＝2Ag,總反應(yīng)：,Cu+2Ag+＝Cu2++2Ag,[設(shè)疑]若F中兩燒杯中的電解質(zhì)溶液用能使陰陽(yáng)離子移動(dòng)的裝置連接起來(lái)，能否形成原電池？,探究一：,預(yù)測(cè)Ｐ１２[實(shí)驗(yàn)1]的現(xiàn)象和結(jié)論,現(xiàn)象:,鋅粉溶解,有紅色物質(zhì)析出,溫度計(jì)顯示溫度迅速上升.,結(jié)論:,Zn+Cu2+＝Zn2++Cu,探究二：,預(yù)測(cè)Ｐ１２[實(shí)驗(yàn)2]的現(xiàn)象和結(jié)論,現(xiàn)象:,鋅片變細(xì),銅上有紅色物質(zhì)析出,電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn).,結(jié)論:,,,Zn-2e-=Zn2+,,Cu2++2e-=Cu,鹽橋：在U型管中裝滿(mǎn)用飽和KCl溶液和瓊脂作成的凍膠。,1、鹽橋的作用：使Cl-向鋅鹽方向移動(dòng)，K+向銅鹽方向移動(dòng)，使Zn鹽和Cu鹽溶液一直保持電中性，從而使電子不斷從Zn極流向Cu極。,正極（銅電極）：Cu2++2e-=Cu負(fù)極（鋅電極）：Zn-2e-=Zn2+,電池反應(yīng)：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+（總反應(yīng)）,此電池的優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。,[活動(dòng)探究],請(qǐng)結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。,1、電解溶液：。2、電極材料：正極，負(fù)極。3、電極反應(yīng)式：正極:。負(fù)極:。,CuSO4溶液,Fe,C,,Cu2++2e-＝Cu,Fe－2e-＝Fe2+,1、判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請(qǐng)說(shuō)明理由；若是，請(qǐng)指出正負(fù)極名稱(chēng)，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式.,2H++2e-＝H2↑,負(fù)極：,總反應(yīng)：,正極：,Zn－2e-＝Zn2+,Zn+2H+＝Zn2++H2↑,(),[隨堂檢測(cè)],正極：,負(fù)極：,總反應(yīng)：,Fe－2e-＝Fe2+,Cu2++2e-＝Cu,Fe+Cu2+＝Fe2++Cu,Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4,負(fù)極：,Zn－2e-＝Zn2+,正極：,Cu2++2e-＝Cu,總反應(yīng)：,Zn+Cu2+＝Zn2++Cu,或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu,2、一個(gè)原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，該反應(yīng)的原電池的組成正確的是,3、已知氧化還原反應(yīng)Cu＋2FeCl3=2FeCl2＋CuCl2，利用這一反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，畫(huà)出示意圖，標(biāo)出電極材料，電解質(zhì)溶液，寫(xiě)出電極反應(yīng)式。,正極：,負(fù)極：,總反應(yīng)：,Cu－2e-＝Cu2+,2Fe3++2e-＝2Fe2+,2Fe3++Cu＝2Fe2++Cu2+,,,,,負(fù)極：Fe—2e-=Fe2+正極：2H++2e-=H2↑總：Fe+2H+=Fe2++H2↑,負(fù)極：Fe—2e-=Fe2+正極：2H2O+O2+4e-=4OH-總：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2↓,不同的介質(zhì)不同的電極反應(yīng),,負(fù)極：Al+4OH－—3e-=AlO2－+2H2O正極：2H2O+2e-=H2+2OH－總：2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－+3H2,稀硫酸,負(fù)極：Mg—2e-=Mg2++2H2O正極：2H++2e-=H2↑總：Mg+2H+=Mg2++H2↑,,負(fù)極：Cu—2e-=Cu2+正極：2H++NO3－+e-=NO2+H2O總：Cu+4H++2NO3－=2NO2+Cu2++2H2O,稀H2SO4,負(fù)極：Al—3e-=Al3++2H2O正極：2H++2e-=H2↑總：2Al+6H+=2Al3++3H2↑,下列關(guān)于下圖所示原電池的說(shuō)法正確的是A鋁片為正極B正極上有H2產(chǎn)生CAl是電池的負(fù)極，開(kāi)始工作時(shí)溶液中會(huì)立即有白色沉淀析出D當(dāng)轉(zhuǎn)移0.04mole-時(shí)，產(chǎn)生0.01molO2,Cu,專(zhuān)題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化,第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化,化學(xué)電源,鋰電池,干電池,紐扣電池,各類(lèi)電池,蓄電池,銀鋅紐扣電池是用不銹鋼制成的小圓盒，形似紐扣，故稱(chēng)紐扣電池。兩極分別為氧化銀和鋅，電解質(zhì)為KOH溶液，發(fā)生氧化還原反應(yīng)后生成銀和氧化鋅。,鋅是極，發(fā)生反應(yīng)；氧化銀是極，發(fā)生反應(yīng)。總反應(yīng)為：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag負(fù)極（鋅）：正極（氧化銀）：,負(fù),氧化,正,還原,1、干電池----一次電池,Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-,負(fù)極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+正極（石墨）：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O,普通鋅錳干電池,總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O,堿性鋅錳干電池（用KOH代替NH4Cl能提高性能，延長(zhǎng)壽命）,負(fù)極（鋅筒）：正極（石墨）：,總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH,Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-,氫氧燃料電池的工作原理,酸性條件：,負(fù)極（H2）：,2H2-4e￣=4H+,堿性或中性條件：,負(fù)極（H2）：,2H2+4OH￣-4e￣=4H2O,正極（O2）：O2+2H2O+4e￣=4OH￣,總反應(yīng)：2H2＋O2＝2H2O,總反應(yīng)：2H2＋O2＝2H2O,2、燃料電池,氫氧燃料電池結(jié)構(gòu),正極（O2）：O2+4H++4e￣=2H2O,【拓展】,一種新型燃料電池，它是以?xún)筛饘巽K片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通入甲烷和氧氣。電極反應(yīng)為：負(fù)極：正極：電池總反應(yīng)：,2O2+4H2O+8e-=8OH-,CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,3、充電電池,充電電池又稱(chēng)二次電池，它在放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)又逆向進(jìn)行，使生成物恢復(fù)原狀，如此充放電可循環(huán)進(jìn)行，至一定周期后終止。,汽車(chē)用蓄電池,鉛蓄電池放電時(shí)的電極反應(yīng)：負(fù)極：Pb+SO42-—2e-＝PbSO4正極：PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O,總反應(yīng)：PbO2+Pb+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O,鉛蓄電池充電時(shí)的電極反應(yīng)：負(fù)極：PbSO4+2e-＝Pb+SO42-正極：PbSO4+2H2O-2e-＝PbO2+4H++SO42-,總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+4H++2SO42-,海水電池,1991年，我國(guó)首創(chuàng)以鋁-空氣-海水為能源的新型電池，用作航海標(biāo)志燈。該電池以取之不的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。這種海水電池的能量比“干電池”高20～50倍。電極反應(yīng)式為：負(fù)極：正極：電池總反應(yīng)：,4Al-12e-=4Al3+,3O2+6H2O+12e-=12OH-,4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,【拓展】,鎳鉻電池,特點(diǎn)：比鉛蓄電池耐用，可密封反復(fù)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、電極材料及原料2、電解質(zhì)溶液3、優(yōu)點(diǎn)4、應(yīng)用領(lǐng)域,鋰電池,摩托羅拉6188/6288原裝鋰電池,正極：金屬氧化物負(fù)極：鋰,使用壽命長(zhǎng)，質(zhì)量輕、電壓高、工作效率高、壽命長(zhǎng)、質(zhì)量輕、體積小,有機(jī)溶劑,電腦、照相機(jī)、手表、心臟起博器,索尼數(shù)碼相機(jī)鋰電池,鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池，某種鋰電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)i+MnO2=LiMnO2,下列說(shuō)法正確的是（）A、Li是正極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i－e-=Li+B、Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i－e-=Li+C、Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為MnO2+e-=MnO2–D、Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i－2e-=Li2+,熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，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(yáng)極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣體為陰極助燃?xì)?，制得?50℃下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：陽(yáng)極反應(yīng)式：2CO+2CO32-=4CO2+4e-陰極反應(yīng)式：________________________總電池反應(yīng)式：______________________,[練習(xí)],2CO+O2=2CO2,O2+2CO2+4e-=2CO32-,如圖是2004年批量生產(chǎn)的筆記本電腦所用的甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子(H+)和電子。電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一極與氧氣反應(yīng)。電池總反應(yīng)式為：2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。下列說(shuō)法中正確的是A．左邊的電極為電池的負(fù)極，a處通入的是甲醇B．右邊的電極為電池的負(fù)極，b處通入的是空氣C．電池負(fù)極的反應(yīng)式為：CH3OH+H2O－6e－=CO2+6H+D．電池的正極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e－=4OH－,A、C,