人教版高中化学 第四章第二节化学电源课件 新人教选修4.ppt

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1、2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一22021/8/9 星期一32021/8/9 星期一4氧化还原氧化还原电能电能2021/8/9 星期一52021/8/9 星期一6一、化学电池一、化学电池将将 转化为转化为电能电能的装置。的装置。1 1分类分类化学能化学能2021/8/9 星期一7 2优优点点 具有具有 高，供能高，供能稳稳定可靠，使用方便，定可靠，使用方便，易于易于维护维护等等优优点。点。3判断判断电电池池优优劣的主要劣的主要标标准准 (1)比能量：即比能量：即单单位位质质量和量和单单位体位体积积所能所能输输出出电电能的能的多少，多少，单单位位“(Wh)/kg”或或“(Wh)

2、/L”。(2)比功率：即比功率：即单单位位质质量或量或单单位体位体积积所能所能输输出功率的出功率的大小，大小，单单位位“W/kg”或或“W/L”。(3)电电池池 的的长长短。短。能量能量转转化率化率可可储储存存时间时间2021/8/9 星期一8二、几种常二、几种常见见的化学的化学电电池池1一次一次电电池池(1)碱性碱性锌锰电锌锰电池：池：构造：构造：2021/8/9 星期一9组组成：成：正极：正极：；负负极：极：；电电解解质质：。工作原理：工作原理：负负极反极反应应：；正极反正极反应应：；总总反反应应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。MnO2ZnKOHZn2OH2e=Zn(

3、OH)22MnO22e2H2O=2MnOOH2OH2021/8/9 星期一10(2)银锌电银锌电池：池：构造：构造：2021/8/9 星期一11组组成：成：负负极：极：，正极：，正极：，电电解解质质：。工作原理：工作原理：负负极反极反应应：；正极反正极反应应：；电电池反池反应应：。ZnAg2OKOHZn2OH2e=Zn(OH)2Ag2O2eH2O=2Ag2OHZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag2021/8/9 星期一122二次二次电电池池(以以铅铅蓄蓄电电池池为为例例)(1)构造：构造：2021/8/9 星期一13 (2)组组成：正极：成：正极：；负负极：极：；电电解解质质：。(3)工作

4、原理：工作原理：铅铅蓄蓄电电池是最常池是最常见见的二次的二次电电池，其池，其电电极反极反应应分分为为放放电电和充和充电电两个两个过过程。程。PbO2H2SO4溶液溶液Pb2021/8/9 星期一14放放电过电过程的程的电电极反极反应应、总总反反应应：负负极：极：；正极：正极：；总总反反应应：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。2021/8/9 星期一15充充电过电过程的程的电电极反极反应应、总总反反应应：阴极：阴极：(还还原反原反应应)；阳极：阳极：(氧化反氧化反应应)；总总反反应应：2PbSO42H2O=PbPbO22H2SO4。2021/8/9 星期一162021/8/9 星期

5、一173 3燃料电池燃料电池(以酸性氢氧燃料电池为例以酸性氢氧燃料电池为例)(1)(1)构造：构造：2021/8/9 星期一18(2)(2)工作原理：工作原理：负极反应：负极反应：；正极反应：正极反应：；电池反应：电池反应：。H22e=2H2021/8/9 星期一192021/8/9 星期一201想一想，连一连。想一想，连一连。a干电池干电池一次电池一次电池b铅蓄电池铅蓄电池 二次电池二次电池c锌锰电池锌锰电池 燃料电池燃料电池d氢氧燃料电池氢氧燃料电池 绿色电池绿色电池答案：答案：a，b，c，d、2021/8/9 星期一212人造人造卫卫星用到的一种高能星用到的一种高能电电池池银锌电银锌电池

6、，其池，其电电极反极反应为应为：Zn2OH2e=Zn(OH)2，Ag2OH2O2e=2Ag2OH。根据反。根据反应应式式判断氧化判断氧化银银是是 ()A负负极被氧化极被氧化 B正极被正极被还还原原C负负极被极被还还原原 D正极被氧化正极被氧化2021/8/9 星期一22分析：分析：银锌电银锌电池放池放电时电时，Ag2O得到得到电电子被子被还还原原为为Ag，故，故Ag2O作作电电池的正极。池的正极。答案：答案：B2021/8/9 星期一233下列化学下列化学电电源属于源属于绿绿色色电电池的是池的是()A干干电电池池 B镍镉电镍镉电池池C锌锰电锌锰电池池 D氢氢氧燃料氧燃料电电池池2021/8/9

7、 星期一24解析：解析：干干电电池、池、镍镉电镍镉电池、池、锌锰电锌锰电池都含有一些毒池都含有一些毒性很性很强强的重金属，会的重金属，会给给土壤、水源造成土壤、水源造成严严重的重的污污染，染，并通并通过过食物食物链给链给人体健康造成威人体健康造成威胁胁和危害。和危害。答案：答案：D2021/8/9 星期一254讨论铅讨论铅蓄蓄电电池放池放电时电时，PbSO4只在只在负负极上生成极上生成吗吗？答案：答案：不是，正极和不是，正极和负负极上均生成极上均生成PbSO42021/8/9 星期一265 5科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为

8、氢气，氢气进入以磷利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电，电池的负极反应酸为电解质的燃料电池发电，电池的负极反应式为式为_。2021/8/9 星期一27分析：分析：该该燃料燃料电电池中池中H2失去失去电电子，子，产产生生H，因此通，因此通H2的的电电极极为负为负极，由于极，由于该电该电池用池用H3PO4作作电电解解质质，故故负负极反极反应应式式为为H22e=2H。答案：答案：H22e=2H2021/8/9 星期一282021/8/9 星期一292021/8/9 星期一301 1一般电极反应式的书写一般电极反应式的书写2021/8/9 星期一312021/8/9 星期一

9、322021/8/9 星期一33 例例1(2011安徽高考安徽高考)研究人研究人员员最近最近发发明了一种明了一种“水水”电电池，池，这这种种电电池能利用淡水与海水之池能利用淡水与海水之间间含含盐盐量差量差别进别进行行发电发电，在海水中，在海水中电电池池总总反反应应可表示可表示为为：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl。下列。下列“水水”电电池池在海水中放在海水中放电时电时的有关的有关说说法正确的是法正确的是 ()2021/8/9 星期一34A正极反正极反应应式：式：AgCle=AgClB每生成每生成1 mol Na2Mn5O10转转移移2 mol电电子子CNa不断向不断向“

10、水水”电电池的池的负负极移极移动动DAgCl是是还还原原产产物物2021/8/9 星期一35 解析解析分析元素化合价分析元素化合价变变化，推知化，推知“水水电电池池”中中Ag失去失去电电子，作子，作负负极，极，电电极反极反应应式式为为AgeCl=AgCl，AgCl应为应为氧化氧化产产物；物；MnO2得到得到电电子作正极，子作正极，根据得失根据得失电电子守恒，每生成子守恒，每生成1 mol Na2Mn5O10转转移移2 mol电电子；原子；原电电池工作池工作过过程中，阳离子程中，阳离子(Na)应应向正极向正极运运动动。答案答案B2021/8/9 星期一36 若原若原电电池正、池正、负负两极两极产

11、产生的阴、阳离子能与生的阴、阳离子能与电电解解质质溶液中的离子溶液中的离子发发生反生反应时应时，要把后，要把后续续反反应应一并写入一并写入电电极反极反应应式中，如本式中，如本题题中中负负极反极反应应为应应为AgeCl=AgCl，而不是，而不是Age=Ag。2021/8/9 星期一372021/8/9 星期一38 1工作原理工作原理 (1)以以H2、烃烃、醇、醇、肼肼作燃料在作燃料在负负极上失极上失电电子子发发生氧化生氧化反反应应，以空气或，以空气或O2作氧化作氧化剂剂在正极上得到在正极上得到电电子，子，连续连续不断的不断的把燃料和氧化把燃料和氧化剂剂中的化学能中的化学能转转化化为电为电能。能。

12、(2)所用所用电电极一般极一般为为惰性惰性电电极。极。(3)所用所用电电解解质为质为酸酸(或碱或碱)、熔融氧化物、熔融氧化物(或熔融或熔融盐盐)等。等。2021/8/9 星期一392应应用用实实例例(1)氢氢氧燃料氧燃料电电池：池：电电解解质质负负极反极反应应正极反正极反应应总总反反应应式式酸性酸性电电解解质质2H24e=4HO24e4H=2H2O2H2O2=2H2O碱性碱性电电解解质质2H24e4OH=4H2OO24e2H2O=4OH2H2O2=2H2O2021/8/9 星期一402021/8/9 星期一412021/8/9 星期一422021/8/9 星期一43 A在熔融在熔融电电解解质质

13、中，中，O2由由负负极移向正极极移向正极 B该电该电池的池的总总反反应应是：是：C3H85O2=3CO24H2O C电电路中每通路中每通过过5 mol电电子，子，约约有有5.6 L标标准状况下的准状况下的丙丙烷烷被完全氧化被完全氧化 D通入丙通入丙烷烷的的电电极极为电为电池池负负极，极，发发生的生的电电极反极反应为应为：C3H820e10O2=3CO24H2O2021/8/9 星期一44 解析解析该该燃料燃料电电池的化学反池的化学反应应原理是：原理是：C3H85O2=3CO24H2O，B正确；放正确；放电过电过程中通入丙程中通入丙烷烷的的电电极极为负为负极：极：C3H820e10O2=3CO2

14、4H2O，C正正确；通入确；通入O2的的电电极极为为正极：正极：O24e=2O2，产产生的生的O2将向将向负负极移极移动动，A项错项错。答案答案A2021/8/9 星期一45 书写燃料电池电极反应式的方法书写燃料电池电极反应式的方法 (1)(1)电池的负极反应物是还原性物质，失去电子发电池的负极反应物是还原性物质，失去电子发生氧化反应。电池的正极反应物是氧化性物质，得到电生氧化反应。电池的正极反应物是氧化性物质，得到电子发生还原反应。子发生还原反应。(2)(2)写电极反应式时，一定要注意电解质是什么，写电极反应式时，一定要注意电解质是什么，电解质溶液的酸碱性如何，其中阴、阳离子要和电极反电解质

15、溶液的酸碱性如何，其中阴、阳离子要和电极反应式中出现的离子相对应。应式中出现的离子相对应。2021/8/9 星期一46 (3)(3)正、负两极的电极反应式在得失电子相正、负两极的电极反应式在得失电子相等时相加，所得电池反应必是燃料燃烧反应和燃等时相加，所得电池反应必是燃料燃烧反应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应式。烧产物与电解质溶液反应的叠加反应式。2021/8/9 星期一472021/8/9 星期一48点击下图进入点击下图进入“课课堂堂1010分钟练习分钟练习”2021/8/9 星期一492021/8/9 星期一50 (1)燃料燃料电电池是池是连续连续不断的将燃料和氧化不断的将燃料和氧化

16、剂剂的化的化学能学能转转化化为电为电能的装置。能的装置。(2)铅铅蓄蓄电电池放池放电时电时，正、，正、负负两极均消耗两极均消耗H2SO4，因此两极区域均生成，因此两极区域均生成PbSO4，H2SO4的的浓浓度降低。度降低。2021/8/9 星期一51(3)二次二次电电池充、放池充、放电电的区的区别别与与联联系：系：2021/8/9 星期一52 (4)书书写燃料写燃料电电池的池的电电极反极反应应式式时时，要特，要特别别注意注意电电解解质质溶液的酸碱性。碱性溶液的酸碱性。碱性电电池，池，电电极反极反应应式不出式不出现现H；酸性；酸性电电池，池，电电极反极反应应式不出式不出现现OH。2021/8/9 星期一53