必修 第二册第一节 化学反应与能量变化备课课件ppt

这是一份必修 第二册第一节 化学反应与能量变化备课课件ppt，共27页。PPT课件主要包含了电池是谁发现的，无处不在的电池，学习目标，第4课时化学电源等内容，欢迎下载使用。
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
化学电源是将化学能变成电能的装置。原电池是化学电源的雏形，常分为如下三类：
普通锌锰干电池碱性锌锰电池锌银纽扣电池
就是放电后不可再充电的电池。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。
是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。
又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。
学习任务一 认识化学电源
在日常生活和学习中，你用过哪些电池？你知道电池的有哪些种类？
将太阳能转换成电能的装置
将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热电转换器转变为电能的装置
一次电池放电后不可再充电一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池
Zn—MnO2 —NH4Cl
负极：Zn-2e-=Zn2+
总反应Zn+2MnO2 + 2NH4Cl =ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑+H2O
0 +4 +2 +3
优点：制作简单，便于携带，价格便宜；缺点：放电时间短，电压下降快；容易漏液（锌外壳变薄）糊状NH4Cl显酸性）
电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
负极：Zn + 2OH– – 2e– =Zn(OH)2
正极：2MnO2 + 2H2O +2e– = 2MnOOH + 2OH–
锌粉取代锌筒，KOH取代NH4Cl，增大接触面积加快反应速率，减少电池内阻，电流大电压高寿命长
0 +4 +3 +2
Zn—MnO2 —KOH
MnO2和KOH混合物
优点：电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会涨气或漏液。缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵。
微型银—锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，电池总反应为Ag2O + Zn + H2O = 2Ag + Zn(OH)2，下列说法正确的是A．电池工作过程中，KOH溶液浓度降低B．电池工作过程中，电解液中OH-向正极迁移C．负极发生反应Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2D．正极发生反应Ag2O + 2H+ + 2e- = 2Ag + H2O
总反应未消耗KOH，但是耗水，所以C增大
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。
铅酸蓄电池的构造示意图
铅蓄电池优点电压稳定使用方便安全可靠价格低廉
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)
注：放电：化学能转化为电能；充电：电能转化为化学能
0 +4 +2
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。
MH-e- +OH-=M+H2O
MH—NiO(OH)—KOH溶液
NiO(OH)+e- =NiO+OH-
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
请同学们写出电极反应式
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、比能量高
金属Li 作为电极材料时注意事项
性质：还原性强，易与水、氧气反应注意事项：使用非水体系电解液，密封保存隔绝空气
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-xCO2 = LiCO2 + Cy
负极：LixCy - xe- = xLi+ + Cy
正极：Li1-xCO2 + xLi+ + xe- = LiCO2
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
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。
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。
— +
负极：2H2 - 4e- = 4H+
正极：O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O
总反应：2H2 + O2 = 2H2O
负极：2H2 - 4e- +4OH-= 4H2O
正极：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
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
+: 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
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O
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-→H2O②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 ④O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O， 在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；
2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O
O2 + 4e-= 2O2－
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O