高中化学：4-2《化学电源》课件完整版(人教版选修4).ppt

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1、第四单元第四单元 化学能与电能的转化化学能与电能的转化课题二课题二 化学电源化学电源恩施高中老祁恩施高中老祁恩施高中老祁恩施高中老祁 形形色色的电池形形色色的电池 A A CuZn 稀稀H H2 2SOSO4 4KOH溶液溶液 CH4 O2 2 H2Oa极极 b极极用途广泛的电池用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池用途广泛的电池用途广泛的电池用于用于“神六神六”的太阳能电的太阳能电池池笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池手机专用电池手机专用电池摄摄像像机机专专用用电电池池各各式式各各样样的的纽纽扣扣电电池池纽扣电池纽扣电池化学电池化学电池一次电池一次电池二次电

2、池二次电池燃料电池燃料电池碱性锌锰电池碱性锌锰电池铅蓄电池铅蓄电池氢氧燃料电池等氢氧燃料电池等锂离子电池锂离子电池银锌蓄电池银锌蓄电池普通普通锌锰锌锰干电池干电池锌银纽扣电池锌银纽扣电池化学电池的分类化学电池的分类普通锌锰电池普通锌锰电池碱性电池碱性电池 锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌-锰干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等1、普通干电池普通干电池负极负极正极正极电池总反应：电池总反应：氢氧化氧锰氢氧化氧锰（Zn）：）：Zn 2e-=Zn2+（MnO2和和C）：）：优点：制作简单、价格便宜。优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。缺

3、点：放电时间短，电压下降快。2、碱性锌、碱性锌-锰干电池锰干电池电解质：电解质：KOH负极：负极：ZnZnZn+2OH-2e-=Zn(OH)2正极：正极：MnOMnO2 22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-缺点：缺点：只能一次使用，不能充电；价格较贵只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电和连续放电电池反应：电池反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2单位质量的电极材单位质量的电极材料放出电能的大小料放出电能的大小3、锌银钮扣电池锌银钮扣电池正极：正极：Ag2O+

4、H2O+2e-=2Ag+2OH负极：负极：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2总反应：总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag电极分别为电极分别为Ag2O和和Zn电解质溶液为电解质溶液为KOH可充电电池也称为可充电电池也称为_电池，电池，可以反复可以反复_电和电和_电，电，是电池发展的一个重要方向。是电池发展的一个重要方向。二次二次放放充充铅蓄电池铅蓄电池锂电池锂电池二次电池 铅蓄电池v放电过程放电过程负极：负极：氧化反应氧化反应 Pb+SO42-2e-=PbSO4正极：正极：还原反应还原反应 PbO2+4H+SO42-+2e-=2PbSO4 +2H2O放电过程总反应：放电过程总

5、反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2Ov充电过程充电过程阴极阴极(接电源负极接电源负极)：还原反应还原反应 PbSO4+2e-=Pb+SO42-阳极阳极(接电源正极接电源正极)：氧化反应氧化反应 2PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SO42-充电过程总反应：充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电放电充电充电 铅蓄电池铅蓄电池用途：用途：优点：优点：主要缺点：主要缺点：电动自行车、汽车、发电站等都要用到它电动自行车、汽车、发电站等都要用到

6、它可重复使用、电压稳定、使用方便、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉安全可靠、价格低廉比能量低、笨重、废弃电池污染环境比能量低、笨重、废弃电池污染环境 燃料电池燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池）氢氧燃料电池氢氧燃料电池 酸性酸性电电解解质质：碱性碱性电电解解质质负负极极:2H2-4e-+4OH-=4H2O正极正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总总反反应应:2H2+O2=2H2O负极：负极：2H2-4e-=

7、4H+正极：正极：O2+4H+4e-=2H2O总反应：总反应：2H2+O2=2H2O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：2 2负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如物，与溶液的酸碱性有关（如4价的价的C在在酸性溶液中酸性溶液中以以CO2形式存在，在形式存在，在碱性溶液中碱性溶液中以以CO32形式存在）；形式存在）；1 1将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，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；总反应减去一极反应即得到另一极反应；3 3溶液中不

8、存在溶液中不存在O2：在酸性溶液中它与：在酸性溶液中它与H结合成结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH；练练习习1:碱碱性性电电池池具具有有容容量量大大、放放电电电电流流大大的的特特点点，因因而而得得到到广广泛泛应应用用。锌锌-锰锰碱碱性性电电池池以以氢氢氧氧化化钾钾溶溶液液为电解液，电流总反应式为：为电解液，电流总反应式为：Zn s 2MnO2 s H2O l Zn OH 2 s Mn2O3 s 下列说法错误的是下列说法错误的是 （）A 电池工作时，锌失去电子电池工作时，锌失去电子B 电池正极电极反应式为：电池正极电极反应式为：2MnO2 s H2O

9、 l 2e Mn2O3 s 2OH aq C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D 外电路中每通过外电路中每通过0 2 mol电子，锌的质量理论电子，锌的质量理论上减小上减小6 5 g C C练习练习2 2：航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O，酸式电池中电解质是酸，其负极反，酸式电池中电解质是酸，其

10、负极反应可表示为应可表示为2H2H2 2-4e-4e-=4H=4H+，则其正极反应式，则其正极反应式为为 。碱式电池的电解质是碱，。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为其正极反应式为O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-，则其负极反应，则其负极反应可表示为可表示为 。O O2 2+4e+4e-+4H+4H+=2H=2H2 2O O 2H2H2 2-4e-4e-+4OH+4OH-=4H=4H2 2O O 练习练习3:3:氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往方便，却受到价格和来源的限制。常用的

11、燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中中a a极的电极反应式：极的电极反应式：，此时电池内总的反应式此时电池内总的反应式:。KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH-8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O1 1、在含有、在含有H H2 2S S气体的空气中，银器表面易变黑（生成了气体的空气中，银器表面易变黑（生成了AgAg2 2S S），为了除去银器表面），为了除去银器表面AgAg2 2S S，可采用如下方法：

12、在一，可采用如下方法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使银器与铝接触良好过一段时间，银器表面变为银白色，银器与铝接触良好过一段时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，请用电极反应式和离子方程式表示上述过程请用电极反应式和离子方程式表示上述过程巩 固 练 习Al-3e-=Al3+Ag2S+2e-=2Ag+S2-2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S 2 2、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，、熔融盐燃料电池具有较高的

13、发电效率，因而受到重视，可用因而受到重视，可用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔的熔融盐混合物作电解质，融盐混合物作电解质，COCO为阳极燃气，空为阳极燃气，空气与气与COCO2 2的混合气为阴极燃气，制得在的混合气为阴极燃气，制得在6565下工作的燃料电池，完成有关的电池下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：反应式：负极反应式：负极反应式：2CO+2CO2CO+2CO3 32-2-=4CO=4CO2 2+4e+4e正极反应式：正极反应式：总反应式：总反应式：O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO23.3.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、

14、能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电池，某种锂电池的总反应为Li+MnOLi+MnO2 2=LiMnO=LiMnO2 2,下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A A、Li Li是正极，电极反应为是正极，电极反应为Li Li e e-=Li=Li+B B、Li Li是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li Li e e-=Li=Li+C C、Li Li是负极，电极反应为是负极，电极反应为MnOMnO2 2+e+e-=MnO=MnO2 2 D D、Li Li是负极，电极反应为是负

15、极，电极反应为Li Li 2e2e-=Li=Li2+2+B4 4、19911991年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高2020到到5050倍。运倍。运用所学的化学知识，推测该新型电池两极上可能发生的电用所学的化学知识，推测该新型电池两极上可能发生的电极反应。极反应。负极负极

16、正极正极4Al-12e=4Al3+3O2+6H2O+12e=12OH-不活泼金属或碳不活泼金属或碳Cu5 5、已知：、已知：Cu+2FeClCu+2FeCl3 3=2FeCl=2FeCl2 2+CuCl+CuCl2 2利用这一反应，利用这一反应，试设计一个原电池，画出示意图，标明电极材料名称，电试设计一个原电池，画出示意图，标明电极材料名称，电解质溶液，然后填空：解质溶液，然后填空：正极正极 ，电极反应，电极反应 负极负极 ，电极反应，电极反应 2Fe3+2e=2Fe2+Cu-2e=Cu2+6 6、已知：铅蓄电池充电完毕后，电池中硫酸的密度为、已知：铅蓄电池充电完毕后，电池中硫酸的密度为 1

17、1，放电，放电完毕后，溶液的密度变为完毕后，溶液的密度变为 2 2。又铅蓄电池充电时的反应：。又铅蓄电池充电时的反应：2PbSO2PbSO4 4+2H+2H2 2O Pb+PbOO Pb+PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4法拉第常数：法拉第常数：F=96500C/molF=96500C/mol写出铅蓄电池使用时所产生的总反应式及两电极上的半反应。写出铅蓄电池使用时所产生的总反应式及两电极上的半反应。已知充放电完毕后，溶液的密度是下列两个数据：已知充放电完毕后，溶液的密度是下列两个数据：1.10g/cm1.10g/cm3 3,相当于含相当于含14.35%(14.35%(质量质量)的硫酸

18、，的硫酸，1.28g/cm1.28g/cm3 3,相当于含相当于含36.87%(36.87%(质质量量)的硫酸请指出分别的硫酸请指出分别 1 1，2 2对应于哪一个数据？对应于哪一个数据？用什么方法可以确定什么时候该充电什么时候该停止充电？用什么方法可以确定什么时候该充电什么时候该停止充电？按方程式计算生成及消耗的水和硫酸的质量。按方程式计算生成及消耗的水和硫酸的质量。计算一个电容量为计算一个电容量为4.324.3210106 6C C的蓄电池中需加多少硫酸？的蓄电池中需加多少硫酸？用久了的铅蓄电池会对环境造成污染，为什么？用久了的铅蓄电池会对环境造成污染，为什么？充电充电减减 少少 污污 染染节节 约约 资资 源源