高二化学原电池与化学电源.pptx

原电池与化学电源（下）罗罗田一中：朱意田一中：朱意1理解原电池工作原理的实质，能写出电极反应和电池反应方程式理解原电池工作原理的实质，能写出电极反应和电池反应方程式。Cu CFeCl3溶液溶液A A电极方程式的书写电极方程式的书写先先写出总反应：写出总反应：即即 负极与电解质溶液反应。负极与电解质溶液反应。Cu+2FeCl3 =CuCl2 +2FeCl2Cu + 2Fe3 = Cu2+ 2Fe2根据化合价升降判断正负极：根据化合价升降判断正负极：负极：负极： Cu 失电子失电子 Cu - 2e- = Cu2+正极：正极： Fe3+得电子得电子 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+Mg AlNaOH溶液溶液A2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H22Al + 2OH + 2H2O = 2AlO2 + 3H2根据化合价升降判断正负极：根据化合价升降判断正负极：负极：负极：Al，失，失e- 2Al-6e- = 2Al3+ ；2Al3+ + 8OH- =2AlO2- + 4H2O 负极总反应：负极总反应： 2Al +8OH- -6e- = 2AlO2- + 4H2O 正极：总反应正极：总反应-负极反应负极反应 6H2O 6e- = 6OH- 3H2 负极负极（通入燃料通入燃料）： 为燃料失去电子的氧化反应。为燃料失去电子的氧化反应。 正极正极（通入氧化剂通入氧化剂）： 为氧化剂得到电子的还原反应。为氧化剂得到电子的还原反应。 以以Pt为电极，电解质溶液为为电极，电解质溶液为 KOH溶液的氢氧燃料电池为例：溶液的氢氧燃料电池为例： 总反应：总反应：2H2+ O22H2O 负极负极: H2 失失e 2H2 - 4e- 4 H；4H+ + 4OH- 4H2O 负极总反应负极总反应: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O 正极正极: 总反应总反应-负极反应负极反应 O2 + 2H2O + 4e- 4OH-【方法点拨方法点拨】写电极方程式的时候，要根据写电极方程式的时候，要根据“得电子显负电；失电子显正得电子显负电；失电子显正电电”的原则，利用的原则，利用“电荷守恒电荷守恒”，通过巧用，通过巧用H、OH和水写出电极方程式。和水写出电极方程式。练习：写出铅酸蓄电池的电极反应。练习：写出铅酸蓄电池的电极反应。PbPbO22H2SO42PbSO42H2O负极：负极： Pb 失电子失电子Pb SO42- -2e- 2PbSO4正极：正极： PbO2 得电子得电子 PbO2SO42- 2e- 4H+ PbSO4 2H2O【学与问学与问】在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？ 电池电池化学电池化学电池太阳能电池太阳能电池原子能电池原子能电池将化学能转换成电能的装置。将化学能转换成电能的装置。将太阳能转换成电能的装置。将太阳能转换成电能的装置。碱性锌锰电池、锌银电池、铅蓄电池、碱性锌锰电池、锌银电池、铅蓄电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池等。镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池等。广泛应用于通讯、交通、文化、办公广泛应用于通讯、交通、文化、办公及家用电子产品。高科技、军事、生及家用电子产品。高科技、军事、生产行业也有特殊应用。产行业也有特殊应用。【思考思考】目前化学电池主要分为哪几个大类，在性能等方面它们各目前化学电池主要分为哪几个大类，在性能等方面它们各有什么特点，产生电能的基本原理是什么？有什么特点，产生电能的基本原理是什么？化学电源化学电源（1）概念概念:将化学能变成电能的装置。将化学能变成电能的装置。（2）分类分类一次电池又称不可充电电池一次电池又称不可充电电池如干电池如干电池二次电池又称充电电池二次电池又称充电电池蓄电池蓄电池燃料电池燃料电池（3）优点优点能量转换效率高，供能稳定可靠能量转换效率高，供能稳定可靠可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和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，使用方便电池组，使用方便易维护，可在各种环境下工作易维护，可在各种环境下工作（4）电池优劣的判断标准电池优劣的判断标准比能量：比能量：指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。符号：符号：Wh/kg或或Wh/L叠层电池叠层电池纽扣电池纽扣电池锂电池锂电池干电池干电池空气电池空气电池小型高性能燃料电池小型高性能燃料电池 二、二、 一次电池一次电池1干电池干电池（普通锌锰电池普通锌锰电池）干电池用锌制桶形外壳作负极，位干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充石墨周围填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电和淀粉作电解质溶液，还填充解质溶液，还填充MnO2的黑色粉末吸收的黑色粉末吸收正极放出的正极放出的H2，防止产生极化现象，防止产生极化现象。负极：负极：_正极正极:_总反应总反应:_通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？了？_我们在使用干电池的过程中并没有发我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？Zn-2e- =Zn2+2NH4+2e- =2NH3+H2 ， H2 +2MnO2=Mn2O3+H2O锌筒变软，电池表面变得不平整锌筒变软，电池表面变得不平整MnO2Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O缺点：放缺点：放电量小，电量小，放电过程放电过程中易气涨中易气涨或漏液。或漏液。碱性锌碱性锌锰干电池锰干电池负极：负极：正极：正极：电解质：电解质：KOHZnMnO2Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+2H2O + 2e- =2MnOOH + 2OH-电池反应：电池反应： Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2优点：优点： 电流电流稳定，放电稳定，放电容量、时间容量、时间增大几倍，增大几倍，不会气涨或不会气涨或漏液。漏液。 8Li-8e- =8Li+3SOCl2+8e- = 6Cl- +SO32- +2S3锂电池锂电池锂亚硫酰氯电池锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2= 6LiCl+Li2SO3+2S负极：负极： ；正极：；正极： 。 锂电池：锂电池：（-）Li（S） LiI（晶片）（晶片） I2 （+） 以以铅蓄电池为例铅蓄电池为例（1）正负极材料正负极材料正极：正极：PbO2负极：负极：Pb电解质：电解质：H2SO4溶液溶液（2）工作机制工作机制铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程。铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程。 放电过程放电过程负极负极（氧化反应氧化反应）：Pb(s) + SO42- -2e- =PbSO4 (s)正极正极（还原反应还原反应）：PbO2(s) + 4H+ + SO42- +2e- =2PbSO4 (s) +2H2OPb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 2PbSO4(s)+2H2O(l) 充电过程充电过程PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- 还原反应还原反应阴极：阴极：阳极：阳极：2PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + H+ + SO42- 氧化反应氧化反应接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极充电过程总反应：充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4铅蓄电池的充、放电过程：铅蓄电池的充、放电过程：放电放电充电充电（3）优缺点简析优缺点简析缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境。缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境。四、四、燃料电池燃料电池燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达近率可达近80%，约为火力发电的，约为火力发电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零；燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零；燃料电池燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池 （ - ）Ni（多孔多孔） KOH（溶液溶液） NiO2 （ + ） 负极：负极：2H2+4OH- 4e-4H2O 正极：正极：O2+2H2O4e-4OH-总反应方程式总反应方程式 ：2H2O22H2O介质介质电池反应：电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O 酸性酸性负极负极正极正极中性中性负极负极 正极正极碱性碱性负极负极正极正极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-介质介质电池反应：电池反应：负负极极正正极极负负极极 正正极极2H2 - 4e- +2O2- = 2H2O O2 + 4e- = 2O2- 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 固体燃料电池固体燃料电池2H2 +O2= 2H2O 典例剖析典例剖析Al-3e- =Al3+Ag2S+2e- =2Ag + S2-2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S 负极负极反应式：反应式：正极反应式：正极反应式：总反应式：总反应式：O2+4e- +2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO22CO+2CO32- =4CO2+4e-例例锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li + MnO2=LiMnO2，下列说法正确的是下列说法正确的是（）ALi是正极，电极反应为是正极，电极反应为Li - e- = Li+BLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li - e- = Li+CLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2-DLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li -2e- = Li2+B书写电极反应式应注意以下几点：书写电极反应式应注意以下几点：1电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如如“拆拆”、“平平”）；2将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；极反应即得到另一极反应；4仅有一个电极材料参与反应的原电池仅有一个电极材料参与反应的原电池负极：负极：M-xe- =Mx+；正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属。正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属。5两个电极均参与反应的原电池两个电极均参与反应的原电池 （如蓄电池，纽扣电池如蓄电池，纽扣电池）电极材料：金属为负极，金属化合物为正极；电极材料：金属为负极，金属化合物为正极；电子得失均由两电极本身发生；电子得失均由两电极本身发生；电极反应需考虑电解质溶液的参与电极反应需考虑电解质溶液的参与。