6.3.2化学电源 课件 2020-2021学年苏教版（2019）高一化学必修第二册（28张ppt）
文档属性
| 名称 | 6.3.2化学电源 课件 2020-2021学年苏教版（2019）高一化学必修第二册（28张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 857.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2021-06-25 21:55:22 | ||
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文档简介
专题六 化学反应与能量变化
—化学能与电能的转化
第2课时
化学电源
形形色色的电池
A
Cu
Zn
稀H2SO4
KOH溶液
CH4
O2
H2O
a极 b极
用途广泛的电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
化学电池
一次电池
二次电池
燃料电池
碱性锌锰电池
铅蓄电池
氢氧燃料电池
锂离子电池
镍镉蓄电池
普通干电池
锌银纽扣电池
甲烷燃料电池
甲醇燃料电池
一、一次电池（干电池）：活性物质消耗到一定程度，就不能使用；
（2）工作原理：
总：Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = Mn2O3 + 2NH3??+ Zn2+ + H2O
1、普通锌锰干电池
负极（Zn）：
正极（C）：
Zn -2e? = Zn2+
2NH4 ++2e?+2MnO2=2NH3 +Mn2O3+H2O
（1）构造：Zn | NH4Cl、淀粉|MnO2
一、一次电池
2NH4 ++2e? = 2NH3 + H2
2MnO2+H2 = Mn2O3+H2O
2、碱性锌锰干电池
（2）工作原理：
总：Zn + 2MnO2 +2H2O= 2MnO(OH)+ Zn(OH)2
负极（Zn）：
正极（C）：
Zn+2OH--2e- = Zn(OH)2
2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-
（1）构造：Zn | KOH | MnO2。
一、一次电池
一、一次电池
总: Zn + Ag2O + H2O ＝ 2Ag + Zn(OH)2
负极（Zn）：
Zn + 2OH--2e-?=?Zn(OH)2???????
正极（Ag2O）：
Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-
一、一次电池
3、银锌纽扣电池
二、二次电池（充电电池或蓄电池）：放电后可以再充电使活性物质获得再生；
1、铅蓄电池
（1）构造：Pb | H2SO4 | PbO2
负极（Pb）: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4
正极（PbO2）: PbO2+4H++SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O
二、二次电池
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO 2PbSO4(s)+2H2O(l)
放电
充电
（2）工作原理：
①放电：
PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42-
阴极：与外接电源负极相连
阳极：与外接电源正极相连
PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H++ SO42-
二、二次电池
②充电：
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO 2PbSO4(s)+2H2O(l)
放电
充电
二、二次电池
2、镍镉电池
（1）构造：Cd | KOH | NiOOH
（2）工作原理：
Cd+2NiOOH+2H2O 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2
放电
充电
①放电：
负极（Cd）：Cd-2e-+2OH- = Cd(OH)2
正极（C）：2NiOOH+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-
Cd(OH)2 +2e-= Cd +2OH-
阴极：与外接电源负极相连
阳极：与外接电源正极相连
2Ni(OH)2 - 2e- + 2OH-=2NiOOH+2H2O
二、二次电池
②充电：
Cd+2NiOOH+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2
放电
充电
3.镍氢电池
圆柱可充镍氢电池
方形可充镍氢电池
镍氢（MH-Ni) 电池
负极： 1/2H2 + OH- - e- = H2O
正极： NiOOH + H2O + e-= Ni(OH)2 + OH-
电池反应：1/2H2 + NiOOH Ni(OH)2
放电
充电
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。
三、燃料电池
1、 氢氧燃料电池
总反应方程式 ：2H2＋O2＝2H2O
两个电极均为惰性电极（石墨/铂：吸附气体能力强）
三、燃料电池
氢氧燃料电池
酸性电解质：
碱性电解质
负极: 2H2-4e-+4OH-==4H2O
正极: O2+2H2O+4e-==4OH-
总反应: 2H2+O2==2H2O
负极： 2H2-4e-==4H+
正极： O2+4H++4e-==2H2O
总反应：2H2+O2==2H2O
氢氧燃料电池电极反应
总反应： 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 + 4e- + 4H+ = 2H2O
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O
O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
2、燃料电池电极反应式的书写
电极：惰性电极。
燃料：H2；烃如：CH4；醇如：C2H5OH等
电解质包含：
①酸性电解质溶液如：H2SO4溶液
②碱性电解质溶液如：NaOH溶液
③熔融氧化物如：Y2O3;
④熔融碳酸盐如：K2CO3等。
第一步：写出电池总反应式
燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。
甲烷燃料电池（电解质溶液为NaOH溶液）的反应为：
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O ①
CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O ②
①式+②式得燃料电池总反应为：
CH4 + 2O2+ 2NaOH = Na2CO3 + 3H2O
第二步：写出电池的正极反应式
一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同
四种情况正极反应式：
（1）酸性电解质溶液环境
O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
（2）碱性或中性电解质溶液环境
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
（3）固体电解质（高温下能传导O2-）环境
O2 + 4e- = 2O2-
（4）熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境
O2+ 2CO2 + 4e－＝ 2CO32-
第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式
电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系
电池的总反应式 = 电池正极反应式 + 电池负极反应式
电池的总反应式 - 电池正极反应式 = 电池负极反应式
注意：在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2
甲烷燃料电池为例
酸性条件
电池总反应：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O ①
电池正极反应：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O ②
①-②×2，得燃料电池负极反应：
CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+
练习.以甲烷燃料电池为例来分析不同的环境下电极反应式的书写。
(1)酸性介质(如H2SO4)
负极：________________________________________________；
正极：_________________________________________________；
总反应式：_____________________________________________。
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
2O2＋8e－＋8H＋===4H2O
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
答案
(2)碱性介质(如KOH)
负极：____________________________________________；
正极：____________________________________________；
总反应式：________________________________________。
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)
负极：____________________________________________；
正极：____________________________________________；
总反应式：________________________________________。
CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O
2O2＋8e－===4O2－
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋8e－＋4H2O===8OH－
答案
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下
负极：____________________________________________；
正极：____________________________________________；
总反应式：________________________________________。
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
答案
（2） CH3OH|KOH|O2
总反应：______________________________
负极：______________________________
正极：______________________________
（1） CH3OH|H2SO4|O2
总反应：______________________________
负极：______________________________
正极：______________________________
（3）以Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极燃气，制得在65℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
负极反应式：2CO-4e-+2CO32-=4CO2
正极反应式：____________________________
总反应式：______________________________
O2+4e-+2CO2 = 2CO32-
2CO+O2 = 2CO2
—化学能与电能的转化
第2课时
化学电源
形形色色的电池
A
Cu
Zn
稀H2SO4
KOH溶液
CH4
O2
H2O
a极 b极
用途广泛的电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
化学电池
一次电池
二次电池
燃料电池
碱性锌锰电池
铅蓄电池
氢氧燃料电池
锂离子电池
镍镉蓄电池
普通干电池
锌银纽扣电池
甲烷燃料电池
甲醇燃料电池
一、一次电池（干电池）：活性物质消耗到一定程度，就不能使用；
（2）工作原理：
总：Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = Mn2O3 + 2NH3??+ Zn2+ + H2O
1、普通锌锰干电池
负极（Zn）：
正极（C）：
Zn -2e? = Zn2+
2NH4 ++2e?+2MnO2=2NH3 +Mn2O3+H2O
（1）构造：Zn | NH4Cl、淀粉|MnO2
一、一次电池
2NH4 ++2e? = 2NH3 + H2
2MnO2+H2 = Mn2O3+H2O
2、碱性锌锰干电池
（2）工作原理：
总：Zn + 2MnO2 +2H2O= 2MnO(OH)+ Zn(OH)2
负极（Zn）：
正极（C）：
Zn+2OH--2e- = Zn(OH)2
2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-
（1）构造：Zn | KOH | MnO2。
一、一次电池
一、一次电池
总: Zn + Ag2O + H2O ＝ 2Ag + Zn(OH)2
负极（Zn）：
Zn + 2OH--2e-?=?Zn(OH)2???????
正极（Ag2O）：
Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-
一、一次电池
3、银锌纽扣电池
二、二次电池（充电电池或蓄电池）：放电后可以再充电使活性物质获得再生；
1、铅蓄电池
（1）构造：Pb | H2SO4 | PbO2
负极（Pb）: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4
正极（PbO2）: PbO2+4H++SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O
二、二次电池
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO 2PbSO4(s)+2H2O(l)
放电
充电
（2）工作原理：
①放电：
PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42-
阴极：与外接电源负极相连
阳极：与外接电源正极相连
PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H++ SO42-
二、二次电池
②充电：
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO 2PbSO4(s)+2H2O(l)
放电
充电
二、二次电池
2、镍镉电池
（1）构造：Cd | KOH | NiOOH
（2）工作原理：
Cd+2NiOOH+2H2O 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2
放电
充电
①放电：
负极（Cd）：Cd-2e-+2OH- = Cd(OH)2
正极（C）：2NiOOH+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-
Cd(OH)2 +2e-= Cd +2OH-
阴极：与外接电源负极相连
阳极：与外接电源正极相连
2Ni(OH)2 - 2e- + 2OH-=2NiOOH+2H2O
二、二次电池
②充电：
Cd+2NiOOH+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2
放电
充电
3.镍氢电池
圆柱可充镍氢电池
方形可充镍氢电池
镍氢（MH-Ni) 电池
负极： 1/2H2 + OH- - e- = H2O
正极： NiOOH + H2O + e-= Ni(OH)2 + OH-
电池反应：1/2H2 + NiOOH Ni(OH)2
放电
充电
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。
三、燃料电池
1、 氢氧燃料电池
总反应方程式 ：2H2＋O2＝2H2O
两个电极均为惰性电极（石墨/铂：吸附气体能力强）
三、燃料电池
氢氧燃料电池
酸性电解质：
碱性电解质
负极: 2H2-4e-+4OH-==4H2O
正极: O2+2H2O+4e-==4OH-
总反应: 2H2+O2==2H2O
负极： 2H2-4e-==4H+
正极： O2+4H++4e-==2H2O
总反应：2H2+O2==2H2O
氢氧燃料电池电极反应
总反应： 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 + 4e- + 4H+ = 2H2O
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O
O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
2、燃料电池电极反应式的书写
电极：惰性电极。
燃料：H2；烃如：CH4；醇如：C2H5OH等
电解质包含：
①酸性电解质溶液如：H2SO4溶液
②碱性电解质溶液如：NaOH溶液
③熔融氧化物如：Y2O3;
④熔融碳酸盐如：K2CO3等。
第一步：写出电池总反应式
燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。
甲烷燃料电池（电解质溶液为NaOH溶液）的反应为：
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O ①
CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O ②
①式+②式得燃料电池总反应为：
CH4 + 2O2+ 2NaOH = Na2CO3 + 3H2O
第二步：写出电池的正极反应式
一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同
四种情况正极反应式：
（1）酸性电解质溶液环境
O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
（2）碱性或中性电解质溶液环境
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
（3）固体电解质（高温下能传导O2-）环境
O2 + 4e- = 2O2-
（4）熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境
O2+ 2CO2 + 4e－＝ 2CO32-
第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式
电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系
电池的总反应式 = 电池正极反应式 + 电池负极反应式
电池的总反应式 - 电池正极反应式 = 电池负极反应式
注意：在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2
甲烷燃料电池为例
酸性条件
电池总反应：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O ①
电池正极反应：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O ②
①-②×2，得燃料电池负极反应：
CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+
练习.以甲烷燃料电池为例来分析不同的环境下电极反应式的书写。
(1)酸性介质(如H2SO4)
负极：________________________________________________；
正极：_________________________________________________；
总反应式：_____________________________________________。
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
2O2＋8e－＋8H＋===4H2O
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
答案
(2)碱性介质(如KOH)
负极：____________________________________________；
正极：____________________________________________；
总反应式：________________________________________。
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)
负极：____________________________________________；
正极：____________________________________________；
总反应式：________________________________________。
CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O
2O2＋8e－===4O2－
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋8e－＋4H2O===8OH－
答案
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下
负极：____________________________________________；
正极：____________________________________________；
总反应式：________________________________________。
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
答案
（2） CH3OH|KOH|O2
总反应：______________________________
负极：______________________________
正极：______________________________
（1） CH3OH|H2SO4|O2
总反应：______________________________
负极：______________________________
正极：______________________________
（3）以Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极燃气，制得在65℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
负极反应式：2CO-4e-+2CO32-=4CO2
正极反应式：____________________________
总反应式：______________________________
O2+4e-+2CO2 = 2CO32-
2CO+O2 = 2CO2