（全国通用版）2018-2019版高中化学 第二章 化学反应与能量 第2节 化学能与电能 第2课时课件 新人教版必修2.ppt

第2课时发展中的化学电源,知识铺垫,新知预习,自主预测,1.生活中常见的化学电源有锂离子电池、铅蓄电池、干电池、镍镉电池等。2.随意丢弃废旧电池的主要危害是重金属污染。,知识铺垫,新知预习,自主预测,一、干电池一次性电池特点:放电后不能再充电。,知识铺垫,新知预习,自主预测,二、充电电池二次电池特点:在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,使电池恢复到放电前的状态。,三、燃料电池1.原理:利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂反应所放出的化学能直接转化为电能。2.与其他电池的区别:由外设装备提供燃料和氧化剂等。,知识铺垫,新知预习,自主预测,1.判断下列说法是否正确。正确的画“”,错误的画“”。(1)手机上用的锂离子电池属于二次电池。()(2)锌锰干电池中,锌电极是正极。()(3)甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为负极,发生还原反应。()解析(1)锂离子电池是可充电的二次电池。(2)锌锰干电池中,锌电极失电子,是负极。(3)燃料电池中,通入甲烷的一极为负极,失电子,发生氧化反应生成CO2。答案(1)(2)(3),知识铺垫,新知预习,自主预测,2.一种新型绿色电池燃料电池,是把H2、CO、CH4气体和空气不断输入直接氧化,使化学能转变为电能,它被称为21世纪的绿色发电站,这三种气体可以作为燃料电池所需燃料的理由是()A.都是无毒无害气体B.在自然界都大量存在C.都可以燃烧并放出大量的热D.燃烧产物均为CO2和H2O解析A项,无毒无害气体不一定能够用作燃料,例如氮气无毒无害,不能用作燃料,错误;B项,在自然界大量存在的物质不一定能够用作燃料,例如水大量存在,不能用作燃料,错误;C项,都可以燃烧并放出大量的热,可以用作燃料,正确;D项,氢气燃烧不能生成二氧化碳,一氧化碳燃烧不能生成水,错误。答案C,探究一,探究二,常见的化学电源问题探究1.你知道铅蓄电池中的正、负极材料和电解质溶液是什么吗?答案负极为Pb;正极为PbO2;电解质溶液为稀硫酸。2.燃料电池电极有什么特点?答案两个电极一般都是惰性电极,本身不包含活泼性物质。,探究一,探究二,思维建模1.几种电池的特点,探究一,探究二,2.化学电源满足的一般规律(1)化学电源就是把化学能转变成电能的装置,但实际工作时,化学能不可能完全转变成电能,有一部分化学能会转化成热能等其他形式的能量。(2)电源的负极反应是还原剂失去电子发生氧化反应,负极是电子流出,电流流入的一极;电源的正极反应是氧化剂得到电子发生还原反应,正极是电子流入,电流流出的一极。(3)电子只通过导线,不通过溶液,溶液中是带电离子定向移动形成电流。,探究一,探究二,素能应用【典例1】下列有关电池的叙述不正确的是()A.水果电池是方便实用的家用电池B.铅蓄电池是一种常用的二次电池C.氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置D.锌锰干电池工作一段时间后,锌外壳逐渐变薄解析水果电池产生的电流非常微弱且不能连续长时间放电,不能作为家用电池;铅蓄电池是一种常用的二次电池,氢氧燃料电池产物为水,无污染;锌锰干电池工作时,Zn放电被消耗,故工作一段时间后锌外壳会逐渐变薄,B、C、D三项正确,A项错误。答案A,探究一,探究二,提能训练1下列说法正确的是()A.镍氢电池、锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池C.化学电池的反应基础是氧化还原反应D.铅蓄电池放电的时候正极材料是Pb,负极材料是PbO2解析碱性锌锰干电池是一次电池;燃料电池是一种高效且不会污染环境的新型电池;铅蓄电池放电的时候正极材料是PbO2,负极材料是Pb。答案C,探究一,探究二,原电池电极反应式的书写方法问题探究1.根据铅蓄电池的正、负极材料和电解质,写出各电极反应式。,2.写出氢氧燃料电池在碱性介质中的电极反应式。答案负极:2H2+4OH-4e-=4H2O;正极:O2+2H2O+4e-=4OH-。3.如何根据原电池的总反应判断原电池的正、负极?正极反应式、负极反应式和总反应式之间有什么关系?答案发生氧化反应的一极是原电池的负极,发生还原反应的一极是原电池的正极。总反应式=负极反应式+正极反应式。,探究一,探究二,思维建模原电池电极反应式的书写方法1.根据原电池的装置书写电极反应式(1)负极若负极材料本身被氧化,其电极反应式有两种情况:第一种情况是负极金属失电子后生成的金属阳离子不与电解质溶液的成分反应,此时的电极反应式可表示为M-ne-=Mn+。第二种情况是负极金属失电子后生成的金属阳离子与电解质溶液的成分反应,此时的电极反应要将金属失电子的反应、金属阳离子与电解质溶液的反应叠加在一起,如铅蓄电池的负极反应式为Pb+-2e-=PbSO4。,探究一,探究二,若负极材料本身不反应,如燃料电池,在书写负极反应式时,要将燃料失电子的反应及其产物与电解质溶液中的反应叠加在一起书写,如碱性介质中氢氧燃料电池的负极反应式为H2+2OH-2e-=2H2O。(2)正极:当负极材料与电解质溶液能发生自发的化学反应时,在正极上发生电极反应的物质是电解质溶液中的某种微粒。,探究一,探究二,2.根据原电池反应书写电极反应式(1)根据化合价升降,找出发生氧化反应和还原反应的物质,确定正负极产物。(2)利用得失电子守恒,确定参与氧化还原反应物质的计量数。(3)利用电荷守恒、原子守恒调节其他物质的化学计量数。3.原电池总反应式的书写两电极反应式得失电子数相等时,将两电极反应式相加即得原电池总反应式。4.书写电极反应式应注意电解质溶液的影响酸性溶液反应物、生成物中均无OH-;碱性溶液反应物、生成物中均无H+;水溶液中不能出现O2-。,探究一,探究二,素能应用【典例2】燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置,若电解质溶液是强碱溶液,下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是()A.负极反应式:O2+2H2O+4e-=4OH-B.负极反应式:CH4+8OH-8e-=CO2+6H2OC.随着放电的进行,溶液的氢氧根浓度不变D.放电时溶液中的阴离子向负极移动解析O2+2H2O+4e-=4OH-应为正极反应式。燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出,它将进一步反应转化成碳酸根,所以负极反应式为CH4+10OH-8e-=+7H2O。由于部分碱液和二氧化碳反应,所以溶液的c(OH-)将减小。答案D,探究一,探究二,探究一,探究二,提能训练3可用于电动汽车的铝空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为负极,空气中的O2为正极反应物。下列说法正确的是()A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为O2+2H2O+4e-=4OH-B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为Al+3OH-3e-=Al(OH)3C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的碱性保持不变D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极,探究一,探究二,答案A,1,2,3,4,5,1.废电池处理不当不仅造成浪费,还会对环境造成严重污染,对人体健康也存在极大的危害。某同学想变废为宝,他的以下想法你认为不正确的是()A.把锌皮取下洗净用于实验室制氢气B.石墨棒取出洗净用作电极C.把铜帽取下洗净回收利用D.电池内部填有NH4Cl等化学物质,将废电池中的黑色糊状物作化肥用解析电池内部的黑色糊状物中含有重金属离子,能污染水和土壤。答案D,6,1,2,3,4,5,6,2.下列有关电池的说法不正确的是()A.手机上用的锂离子电池属于二次电池B.铜锌原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D.锌锰干电池中,锌电极是负极解析手机用的电池是可充电电池,A项正确。铜锌原电池,Cu为正极,Zn为负极,外电路中电子由负极流向正极,B项错误。燃料电池将化学能转化为电能,C项正确。锌锰干电池,Zn为负极,D项正确。答案B,1,2,3,4,5,6,3.据报道,锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池,因为锌电池容量大,而且没有铅污染。其电池反应为2Zn+O2=2ZnO,原料为锌粒、电解液和空气,则下列叙述正确的是()A.锌为正极,空气进入负极发生反应B.负极反应为Zn-2e-=Zn2+C.正极发生氧化反应D.电解液可以是强酸解析根据原电池反应的原理,负极发生氧化反应,较活泼的金属作负极,因此负极反应是Zn-2e-=Zn2+,正极发生还原反应,A、C两项错误,B项正确;再根据电池总反应式,生成物是ZnO,ZnO能与强酸溶液反应,所以D项错误。答案B,1,2,3,4,5,6,4.右图是氢氧燃料电池构造示意图。关于该电池的说法不正确的是()A.a极是负极B.供电时的总反应为2H2+O2=2H2OC.电子由b通过灯泡流向aD.氢氧燃料电池是环保电池解析a电极发生反应:H2-2e-=2H+,故电子应由a通过灯泡流向b。答案C,1,2,3,4,5,6,5.右图是一甲醇(CH3OH)燃料电池的化学原理示意图,下列判断不正确的是()A.电极A为电池负极B.电极B表面上发生还原反应C.工作一段时间溶液pH保持不变D.燃料电池工作时不会出现火焰解析在原电池中较活泼的金属作负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极上,所以溶液中的阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。正极得到电子,发生还原反应。所以在甲醇燃料电池中,甲醇在负极通入,氧气在正极通入,即A是负极,B是正极。由于氧气和甲醇不直接接触,不可能产生火焰,D正确。因为反应后会生成碳酸钾,消耗氢氧化钾,因此溶液的碱性降低,选项C是错误的。答案C,1,2,3,4,5,6,6.Zn-MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。(1)该电池的负极材料是。电池工作时,电子流向(填“正极”或“负极”)。(2)若ZnCl2-NH