6.1 化学反应与能量变化 第4课时（课件28页）

(共28张PPT)
第一节
化学反应与能量变化（第4课时）
第六章
化学反应与能量
一、导入新课
常见电池示例
二、推进新课
二、化学电池
(1)概念：
将化学能变成电能的装置
(2)分类
①一次电池又称不可充电电池——如：干电池
②二次电池又称充电电池——蓄电池
③燃料电池
(3)优点
①能量转换效率高，供能稳定可靠。
②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。
③易维护，可在各种环境下工作。
二、推进新课
常见电池电极反应式的书写
铜锌原电池：先分析正、负极，再根据负极发生氧化反应，正极发生还原反应的规律书写电极反应式。
2H++2e-＝H2↑
负极：
总反应：
正极：
Zn
-
2e-＝Zn2+
Zn+2H+＝Zn2++H2↑
稀盐酸
Zn
Cu
二、推进新课
正极：
负极：
总反应：
Zn
-
2e-＝Zn2+
Cu2+
+
2e-＝Cu
Zn
+
Cu2+＝Zn2+
+
Cu
或
Zn
+
CuSO4＝Cu
+
ZnSO4
二、推进新课
总反应：Zn+
2MnO2+2NH4+
=
Zn2++
Mn2O3+2NH3+H2O
干电池——锌锰干电池
电极反应式
负极(锌筒)：Zn
-
2e-
=
Zn2+
正极(石墨)：2MnO2+2NH4++
2e-
=
Mn2O3+2NH3+H2O
二、推进新课
锌锰碱性电池是一种新型的干电池。
正极材料为MnO2
，极材料为Zn，还原产物为MnOOH，电解质是KOH溶液，请写出电极反应式并分析其工作原理。
负极：Zn
+
2OH－-
2e-
=
Zn(OH)2
正极：2MnO2
+
2H2O
+
2
e-
=
2MnO（OH）
+
2OH－
总反应：Zn
+
2MnO2
+
2H2O
=
Zn(OH)2
+
2MnO(OH)
碱性Zn-Mn干电池
二、推进新课
1．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而
得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)==Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)
下列说法错误的是（
）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e-
=
Mn2O3(s)+2OH-
(aq)
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
C
二、推进新课
铅蓄电池
（1）电极材料及原料
（2）电解质溶液
（3）电极反应式：
正极：PbO2
负极：Pb
H2SO4溶液
负极（Pb）:
Pb-
2e-+
SO4
2
-
=PbSO4
Pb+PbO2+2H2SO4
=2PbSO4
+2H2O
正极（PbO2）:
PbO2+4H++SO42
-+
2e-=
PbSO4
+2H2O
总反应：
二、推进新课
负极：Pb
+
SO42-
=
PbSO4+2e-
正极：PbO2+
SO42-+4H++2e
-
=PbSO4
+
2H2O
电池总反应：Pb+
PbO2
+
2SO42-
+4H+
=
2PbSO4
+
2H2O
阴极：
PbSO4
+2e-
＝
Pb+SO42-
阳极：
PbSO4+
2H2O
＝
PbO2+SO42-+4H++2e-
电池总反应：2PbSO4+2H2O＝
Pb+
PbO2+2SO42-
+4H+
铅蓄电池的放电过程——原电池
铅蓄电池的充电过程——电解池
放电
充电
2PbSO4
+
2H2O
PbO2
+
Pb
+
2H2SO4
铅蓄电池的充放电过程：
二、推进新课
2.铅蓄电池的总反应式为：
Pb
+
PbO2
+
2H2SO4
PbSO4
+
2H2O
对于铅蓄电池放电时的说法错误的是（
）
A．
铅为负极，PbO2
为正极
B．
负极的电极反应式为
：Pb
－
2e-
+
SO42-
=
PbSO4
C．
正极的电极反应式为：PbO2+
4H+
+SO42-
+
2e-
=
PbSO4
+
2H2O
D．电解液的密度不变
D
放电
充电
二、推进新课
把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”
优点：效率高、无污染，装置可持续使用
燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池
新型燃料电池
二、推进新课
怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？
书写步骤：
（1）写出燃烧反应，根据电解液改写燃料电池总反应；
（2）写出正极的电极反应式(一般较简单);
（3）由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极的电极反应式。
正极反应一般为
①酸性介质
②碱性介质
O2+4H++4e-=2H2O
O2+2H2O+4e-=4OH-
二、推进新课
(1)
氢氧燃料电池
负极H2：2H2
+
4OH-
-
4e-
=
4H2O
正极O2：O2
+
2H2O
+4e-
=
4OH-
总反应：
O2
+
2H2
=
2H2O
氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。碱性介质
二、推进新课
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-=
2H2O
2H2
-
4e-
=
4H+
O2
+
2H2O
+
4e-=
4OH-
2H2
+4OH--
4e-
=
4H2O
O2
+
2H2O
+
4e-=
4OH-
燃料电池
二、推进新课
电极反应书写规律：
①找出正负极反应物和产物，写出加减电子个数。
②根据介质配平电荷，并写出电极反应式。
要求：酸性不出现OH-，碱性不出现H+；
中性反应物中不出现OH-、H+，但可以生成。
③写出总方程式(电子守恒)
二、推进新课
(2)
CH4燃料电池（碱性介质）
1.燃烧总化学反应：
CH4+2O2→
CO2+2H2O
2.燃料电池总反应：　
3.正极：
4.负极：
CH4+2OH-+2O2
=
CO32-
+3H2O
2O2+4H2O+8e-
=
8OH-
CH4+10OH--8e-=
CO32-+7H2O
CH4燃料电池（酸性介质）
1.燃料电池总反应：
2.正极反应：
3.负极反应：①-②×2，得：
CH4+2O2=CO2+2H2O
①
O2+4H++4e-=2H2O
②
CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
二、推进新课
（3）甲醇燃料电池（酸性介质）
总反应：
正极的电极反应式为：
负极的电极反应式为：
2CH4O
+
3O2
=
2CO2
+
4H2O
3O2+12e-+12H+
=
6H2O
2CH4O-12e-+2H2O
=
12H++
2CO2
甲醇燃料电池（碱性介质）
总反应式：
正极的电极反应式为：
负极的电极反应式为：
2CH4O
+
3O2
+4KOH
=
2K2CO3
+
6H2O
3O2+12e-
+
6H2O
=12OH-
2CH4O
-12e-+16OH-
=
2CO32-
+12H2O
二、推进新课
铝-空气燃料电池：
电极反应：
（-）Al
：4Al
–
12e-
=
4Al3+
(+)
空气(C)：3O2
+
6H2O
+12e-
=
12OH-
用作海洋航标灯，用海水作为电解质溶液。
4Al
+
3O2
+
6H2O
=
4Al(OH)3
二、推进新课
原电池电极反应式的书写注意事项：
(1)原氧负。
(2)要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边添加H+、OH-、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒。
特殊情况：非水溶液
(3)注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。
【小结】
3.阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，
其电池反应式为：2H2+O2
=2H2O，是解液是KOH溶液，反应保持在较高温度下使水蒸发，下列叙述正确的是（
）
A．工作时，电解质溶液的pH不断增大
B．工作时，能见到浅蓝色火焰
C．工作时，H2为正极，O2为负极
D．电极反应式为：
负极：2H2
+
4OH-
-
4e-
=
4H2O
正极：O2
+2H2O
+
4e-
=
4OH-
D
二、推进新课
锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，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。
锂电池
Li
(负极)
MnO2
(正极)
锂盐作电解质
(非水溶液介质)
【组成】
电极反应：(-)：Li
–
e-
=
Li+
(+)：
MnO2
+
e-
=
MnO2-
特点：
高能电池、质轻、电压高
、工作效率高和储存寿命长。
用途：电脑、照相机、手表、心脏起搏器、火箭等。
二、推进新课
银锌电池是一种纽扣式大容量电池，电极分别是Ag2O和Zn
电解质溶液为KOH溶液，电极反应式为：
Zn
-
2e-
+
2OH-
=
Zn(OH)2
Ag2O
+
H2O
+2e-
=
2Ag
+
2OH-
总反应为：
Zn
+
Ag2O
+
H2O
====2Ag
+
Zn(OH)2
4.银-锌电池——钮扣电池
二、推进新课
3.银锌电池是一种纽扣式大容量电池，电极分别是Ag2O和Zn电解质溶液为
KOH溶液，电极反应式为：
Zn
-
2e-
+
2OH-
=
Zn(OH)2
Ag2O
+
H2O
+2e-
=
2Ag
+
2OH-
总反应为：Zn
+
Ag2O
+
H2O
=
2Ag
+
Zn(OH)2
下列说法正确的是（
）
A．电流由Zn
经外电路流向Ag2O
B．Zn是负极，该电极发生的电极反应是还原反应
C．Ag2O是正极，该电极发生的电极反应是还原反应
D.
工作时，负极区溶液的
pH不断减小，正极区溶液的pH不断增大
CD
四、课堂小结
氧化反应
Zn-2e=Zn2+
铜锌原电池
电解质溶液
失e，沿导线传递，有电流产生
还原反应
2H++2e-
=H2↑
阴离子
阳离子
总反应：
负极
正极
2H++2e-
=H2↑
Zn-2e-
=Zn2+
Zn+2H+=Zn2++H2↑
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
(离子方程式）
（化学方程式）
电极反应
正极：
负极：
（氧化反应）
（还原反应）
阳离子
再
见
谢谢
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