6.1 化学反应与能量变化 课件(共26张PPT) -2025-2026学年人教版化学必修第二册

(共26张PPT)
第六章
化学反应与能量
第一节
化学反应与能量变化
电池是谁发现的
电池是谁发现的？
普通干电池
手机电池
钮扣电池
笔记本电脑专用电池
心脏起搏器电池
氢氧燃料电池
无处不在的电池
学习
目标
第4课时
化学电源
PART
01
PART
02
能正确书写简单化学电源的电极反应式
了解干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点
玩具盐水动力车，电是从哪来的？食盐水中发生了什么反应？
普通干电池
手机电池
钮扣电池
笔记本电脑专用电池
心脏起搏器电池
氢氧燃料电池
无处不在的电池
你知道电池的发展史吗
一、化学电源
1799年伏达用锌片、浸盐水的湿布、银片依次重叠起来，创制了最早的获得连续电流的伏达电堆。
人类历史上的第一块电池--伏打电池
1.一次电池
电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)
负极（锌筒）：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反应
正极（石墨棒）：MnO2 得电子 还原反应
一、化学电源
电解质：NH4Cl糊
2MnO2＋2NH4+＋2e－===2 MnOOH＋2NH3↑
总反应：Zn+2NH4+ +2MnO2 =Zn2++2NH3↑ +2 MnOOH
一次电池存在什么问题？如何改进？
优点：结构简单、价格低廉。
电压随着使用时间延长而下降
给它通以反向电流，使电池电压回升？
缺点：在放电过程中容易发生气胀或漏液，会导致电器设备的腐蚀；电池会自放电，锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原，电池电压逐渐降低，最后失效。
二、二次电池（充电电池）
充电电池又称二次电池，放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
铅酸蓄电池
镍氢电池
锂离子电池
铅酸蓄电池的构造示意图
铅蓄电池优点：
1.电压稳定
2.使用方便
3.安全可靠
4.价格低廉
根据铅蓄电池放电过程的总反应写出电极反应式。
资料 铅蓄电池放电时的总反应为：
Pb + PbO2 + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O
( PbSO4难溶于水)
负极:Pb(s)+SO42－ (aq)－2e－ = PbSO4(s)
正极:PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO42－ (aq)＋2e－ = PbSO4(s)＋2H2O(l)；
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 2PbSO4(s)+2H2O(l)
放电
充电
注：放电：化学能转化为电能；充电：电能转化为化学能
0 +4 +2
1、铅酸蓄电池
Pb—PbO2—H2SO4
铅酸蓄电池的电极反应物和放电后的产物，均以固体的形式附着在电极材料表面，充、放电时可以互相转化，实现电池的重复使用。
2、镍氢电池
负极：
正极：
MH-e- +OH-=M+H2O
MH—NiO(OH)—KOH溶液
NiO(OH)+e- =NiO+OH-
总反应： NiO(OH)+MH NiO +M+H2O
放电过程
Cd—NiO(OH)——KOH
体积小，便于携带。可重复使用500次以上。寿命比铅蓄电池长。
广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等。
2NiO(OH) + 2H2O + Cd 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2
放电
充电
请同学们写出电极反应式
用途：
特点：
3、镍镉电池
01
1958年10月5日，瑞典的一家医院中，医生为心脏病病人植入了世界上首例埋藏式心脏起搏器，该病人幸运地依赖起搏器使他的生命延续了42年，终年83岁，一生共消耗25台心脏起搏器。
心脏起搏器的电源应该具备什么特点？
体积小、质量轻、能量高
锂是密度最小的金属，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。
锂离子电池工作原理示意图
电池总反应：
LixCy + Li1-xCoO2 = LiCoO2 + Cy
负极：LixCy - xe- = xLi+ + Cy
正极：Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- = LiCoO2
石油焦炭和石墨作负极材料无毒，且资源充足，锂嵌入碳中（Li看作0价），克服了锂的高活性。
4、锂离子电池
优点：能量密度大，没有记忆效应。循环性能优越、可快速充放电。使用寿命长。不含有毒有害物质，被称为绿色电池。
缺点：价格较昂贵。
用途：广泛用于手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子设备。
特斯拉汽车所用 松下18650锂离子电池
电池中含有大量的重金属如锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节一号电池烂在地里，能使１万平方米的土壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水无法饮用，相当于一个人一生的饮水量。
废旧电池的回收利用
学习任务二 发展中的燃料电池
利用原电池的工作原理，燃料和氧化剂分别放在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能。
反应物不储存在电池内部，由外设设备提供燃料和氧化剂。
高效(能量转化率可以达到80%以上), 环境友好。
优点
3
与其他电池的区别
2
原理
1
燃料电池
H2SO4(aq)
H2
O2
— +
负极：2H2 - 4e- = 4H+
正极：O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O
总反应：2H2 + O2 = 2H2O
酸性:
1、氢氧燃料电池
NaOH(aq)
H2
O2
— +
碱性:
负极：2H2 - 4e- +4OH-= 4H2O
正极：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
总反应：2H2 + O2 = 2H2O
总: 2H2＋O2＝2H2O
MCFC型燃料电池（可同时供应电和水蒸气）
其工作温度为600℃－700℃
燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3
负极
正极
+: O2 + 4e- + 2CO2 = 2CO32-
-: 2H2 - 4e- + 2CO32- = 2CO2 + 2H2O
以固体氧化锆—氧化钇为电解质这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过
+: O2 + 4e- = 2O2-
-: 2H2 - 4e- + 2O2- = 2H2O
总：2H2 + O2 = 2H2O
负极
正极
燃料电池工作原理
介质 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O 酸性 负极
正极
中性 负极
正极
碱性 负极
正极
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
注意：
① 酸性介质中，若生成OH-,结合H+→H2O; 碱性介质中，若生成H+，结合OH-→H2O
②碱性介质中，若生成CO2，结合OH-→CO32-
③碱性介质中，若生成金属阳离子，则可能会结合OH-→沉淀M(OH)n
固体燃料电池
介质 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O 负极
正极
负极
正极
2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O
O2 + 4e-= 2O2－
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O
O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
O2 + 4e- + 2CO2 == 2CO32-
O2 + 4e- == 2O2-
总反应 正极反应 负极
燃料的燃烧反应
还原剂失电子反应
燃料电池电极反应书写
1.
谢谢！