6.2.2 化学反应与电能 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019） 必修第二册

第一节 化学反应与能量 第2课时 化学反应与电能 1 （1）定反应：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。 （2）拆两半：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应。 （3）找材料：电极材料必须导电，负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者本身失去电子的材料；电解质溶液一般能与负极反应。 负极：一般为发生氧化反应的金属 正极：活泼弱于负极材料的金属或石墨 电解质：含发生还原反应的阳离子 （4）画装置：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 设计原电池 设计原电池 ① 把反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例 ② 以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液 负极：Fe－2e－== Fe2＋ 正极：Cu2＋＋2e－== Cu ③ 画出装置简图 Cu/石墨 Fe CuSO4 负极：Fe 正极：活泼弱于Fe的金属或石墨 电解质：含Cu2+ 生活中的电池 化学电源 化学电源 一次电池 二次电池 燃料电池 碱性锌锰电池 铅蓄电池 镍氢电池锂离子电池 氢氧燃料电池等 普通锌锰干电池 化学电池 正极：锌筒 负极：石墨棒 电解质溶液：氯化铵糊 总反应式：Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+ 2NH3↑+ H2O 负极(Zn): Zn - 2e- = Zn2+ 正极(C)： 2MnO2 + 2NH4++2e- = Mn2O3+ 2NH3↑+H2O 化学电源 锌锰干电池 电子由锌筒（负极）流向石墨棒（正极），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。这种电池放电之后不能充电，属于一次电池。 锌锰干电池（一次电池，不可充电） 普通锌锰干电池、锌银电池（钮扣电池）等 正极： 负极： 电解质溶液： 锌筒 MnO2 KOH Zn－2e－ + 2OH－ = Zn(OH) 2 2MnO2＋2e－＋2H2 O = 2MnO(OH) + 2OH－ 化学电源 正极：铅 Pb 负极：二氧化铅 PbO2 电解质溶液：稀硫酸 总反应式： 负极 (Pb)：Pb + SO42- - 2e- = PbSO4 正极 (PbO2)：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- 2PbSO4 + 2H2O 放电 充电 化学电源 铅酸蓄电池 化学电源 锂离子电池 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。 锂电池具有高效、安全环保、体积小的优点，多用于手机、笔记本、照相机和摄像机等电器。 科学·技术·社会 发展中的燃料电池 燃料电池是一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。当以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳。与常规发电厂相比，其二氧化碳排放量明显降低。 燃料电池的供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领城有广阔的应用前景。 化学电源 燃料电池--氢氧燃料电池 H2SO4(aq) H2 O2 - + 负极：2H2 - 4e- = 4H+ 正极：O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O 总反应：2H2 + O2 = 2H2O 酸性电解质溶液: 化学电源 燃料电池--氢氧燃料电池 KOH (aq) H2 O2 - + 负极：2H2 - 4e- +4OH- = 4H2O 正极：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- 总反应：2H2 + O2 = 2H2O 碱性电解质溶液: 化学电源 燃料电池—乙醇燃料电池 负极：C2H5OH + 3H2O - 12e－= 2CO2↑ + 12H+ 正极：3O2 + 6H2O + 12e－= 12OH－ 正极：3O2+12H+ + 12e－= 6H2O 负极：C2H5OH + 16OH－- 12e－= 2CO32－+ 11H2O 总反应式：C2H5OH + 3O2 + 4OH－=2CO32－+ 5H2O 总反应式：C2H5OH + 3O2 = 2CO2+3H2O 酸性电解质溶液（H2SO4溶液）： 碱性电解质溶液（KOH溶液）： 化学电源 燃料电池—甲烷燃料电池 酸性电解质溶液（H2SO4溶液）： 碱性电解质溶液（KOH溶液）： 负极：CH4 + 2H2O - 8e－= CO2+8H+ 正极：2O2+8H+ + 8e－= 4H2O 总反应式：CH4+2O2 = CO2+2H2O 正极：2O2 + 4H2O + 8e－= 8OH－ 负极：CH4 + 10OH－- 8e－= CO32－+7H2O 总反应式：CH4 + 2O2 + 2OH－= CO32－+ 3H2O 总反应： 2CO + O2 = 2CO2 正极：O2 + 2CO2 + 4e－= 2CO32－ 负极：2CO + 2CO32－- 4e－= 4CO2； 化学电源 燃料电池—熔融盐溶液燃料电池 【化学与职业】 电池研发人员 电池研发与生产、生活和军事等领域的发展密切相关。电池研发人员的工作包括电池构成材料的研制、电池性能的改进和应用的拓展等。以燃料电池为例，研发中需要研究电极、电解质等电池基本构成材料的性质和材料之间的相容性；研究不同类型的电池构成材料在不同用途时对温度、湿度等环境因素的适应性；还要研究使用什么样的电池材料使电池的容量更大；等等。这些研究工作关系着电池的效率、寿命、安全性、适用性和制造成本。在许多科研机构和生产企业中，都有具备着扎实的化学基础的研究人员从事电池研发工作。 1、右图为的番茄电池，下列说法正确的是（ ） A、电子由铜通过导线流向锌 B、该装置是将电能转化为化学能的装置 C、锌电极发生氧化反应 D、电流由锌通过导线流向铜 C 课堂练习 2、如右图，M 为活动性顺序位于氢之前的金属，N 为石墨棒，关于此装置，下列叙述不正确的是（ ） A、N上有气体放出 B、M为负极，N为正极 C、稀硫酸中 SO42- 移向 M 极 D、导线中有电流通过，电流方向是由M到N D 课堂练习 3、下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是（ ） A、碱性锌锰电池 B、手机用锂电池 C、汽车用铅蓄电池 D、玩具用镍氢电池 A 4、下列实现了化学能转化为电能的是（ ） B 课堂练习 $$