高中化学 4.2《化学电源》课件1 新人教版选修4

第四章电化学基础第二节化学电源 形形色色的电池ACuZn稀H2SO4KOH溶液CH4O2H2Oa极b极 用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池化学电池 用于“神六”的太阳能电池笔记本电脑专用电池手机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电池化学电池 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？电池化学电池太阳能电池原子能电池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放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置你知道吗？ 1、概念:将化学能变成电能的装置2、分类:①一次电池又称不可充电电池——干电池②二次电池又称充电电池——蓄电池③燃料电池——氢氧燃料电池化学电池 银锌钮扣电池正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH－负极：Zn+2OH－-2e-=Zn(OH)2总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag一次电池 一次电池普通锌锰电池锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2和H2O等普通干电池优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。 碱性锌-锰干电池电解质：KOH负极：——ZnZn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极：——MnO22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电电池反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2碱性电池一次电池 二次电池铅蓄电池 放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+SO42--2e-=PbSO4正极：PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O氧化反应还原反应负极：①放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程铅蓄电池负极正极 ②充电过程PbSO4+2e-=Pb+SO42-还原反应阴极：阳极：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-氧化反应接电源负极接电源正极充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电 缺点：比能量低、废弃电池污染环境优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池、锂离子电池……铅蓄电池 燃料电池燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的氧化还原反应，将化学能直接转换成电能的化学电源。（氢气、甲烷、肼、甲醇、氨等燃料电池……）氢氧燃料电池碱性电解质（KOH）负极:2H2-4e-+4OH-==4H2O正极:O2+2H2O+4e-==4OH-总反应:2H2+O2==2H2O 若把氢氧化钾换成硫酸,电极反应式又该如何呢？酸性电解质：负极：2H2-4e-==4H+正极：O2+4H++4e-==2H2O总反应：2H2+O2==2H2O 若将上述电池的电解液换成质子交换膜，所形成的电池就是质子交换膜电池，质子交换膜能允许氢离子通过，请写出质子交换膜电池的电极反应式和总反应式。 负极：2H2-4e-==4H+正极：O2+4H++4e-==2H2O总反应：2H2+O2==2H2O ①氧化剂与还原剂在工作时不断补充；②反应产物不断排出；③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源。缺点：体积较大、附属设备较多优点：能量转换率高、清洁、对环境好其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……燃料电池的规律燃料电池与前几种电池的差别：①燃料做负极，助燃剂氧气为正极②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。 若将上述碱性电池中的燃料换成甲烷，请写出电极反应式和总反应式。总反应式：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O正极：2O2+8e-+4H2O=8OH-负极：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 若将上述碱性电池中的燃料换成甲醇，请写出电极反应式和总反应式。总反应：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O正极：3O2+12e-+6H2O=12OH-负极：2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O 怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？书写步骤：1、写出燃烧反应；2、根据电解液改写燃料电池总反应；3、写出正极的电极反应式(一般较简单);正极反应一般为：①酸性介质O2+4H++4e－=2H2O②碱性介质O2+2H2O+4e－=4OH－4、由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极的电极反应式。其它常见化学电源的电极反应式也可据此写出 熔融盐燃料电池是一种高温燃料电池。其工作原理是在负极通入燃料，在正极通入氧气，使用高温熔融盐作为电解质。某燃料电池使用碳酸钾作为熔融盐电解质，在一极通入一氧化碳，在另一极通入二氧化碳和氧气的混合气，已知该电池的一个电极反应式为：CO＋CO32－－2e－＝2CO2,请根据原电池的工作原理，写出另一电极反应的电极反应式和总反应方程式。 固体氧化物燃料电池是一种采用固体氧化物作为电解质的燃料电池。该电池中的固体氧化物电解质是一种特殊的固体电解质，能够允许氧离子通过。其工作原理是在负极通入燃料，在正极通入氧气，而氧气所形成的氧离子能够通过氧化物电解质。某燃料电池使用固体氧化物作为电解质，在一极通入一氧化碳，在另一极通入氧气，请根据原电池的工作原理，写出电极反应式和总反应方程式。 小结：化学电源1、一次电池2、二次电池3、燃料电池——锌锰干电池——铅蓄电池——氢氧燃料电池掌握每一类典型电池的正负极、电极反应；了解每一类电池的优缺点；对其它电池有初步的认识 冲击高考题:1、（江苏高考）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，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（）A电池工作时，锌失去电子B电池正极电极反应式为：2MnO2s＋H2O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D外电路中每通过02mol电子，锌的质量理论上减少65gC 2: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中a极的电极反应式：，此时电池内总的反应式:。KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 3、如图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是()A．a电极是负极B．b电极的电极反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置C