《2018年优课系列高中化学人教版选修四 4.2 化学电源 课件（20张）1 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018年优课系列高中化学人教版选修四 4.2 化学电源 课件（20张）1 （20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1、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,2、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？ 化学电池与其他能源相比有哪些优点？ 判断电池的优劣标准主要是什么？,将化学能变成电能的装置,（2）分类:,一次电池又称不可充电电池如：干电池 二次电池又称充电电池蓄电池 燃料电池,（3）优点:,（4）电池优劣的判断标准:,能量转换效率高，供能稳定可靠。,可以制成各种形状和大小
2、、不同容量和电压的 电池和电池组，使用方便。,易维护，可在各种环境下工作。,比能量,符号(Wh/kg)，(Wh/L),指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少,比功率,符号是W/kg，W/L),指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小,电池的储存时间的长短,第二节 化学电源,（1）概念:,普通锌锰干电池,碱性锌锰电池,蓄电池,锂离子电池,燃料电池,形形色色的电池,锌银纽扣电池,“震动动力充电电池”,勺水充电,三 维 纳 米 结 构 电 池,尿液充电的电池,1、干电池(普通锌锰电池）,锌筒,石墨棒,MnO2和C,NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等糊状物,练习：写出锌锰干电池的电极反应方程式
3、。 负极： 正极： 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了？_,Zn-2e- = Zn2+,2NH4+2MnO2+2e- = 2NH3+Mn2O3+H2O,锌筒变软，电池表面变得不平整,优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。,Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O,(一) 一次电池,2、碱性锌-锰电池,负极：,正极：,电池反应：,电解质：,KOH,(Zn),(MnO2),Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2,2MnO2+2H2O+2e- = 2MnOOH+2OH-,Zn+2MnO2+
4、2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2,思考该电池的正负极材料和电解质,碱性电池,碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时间均有提高，适用于大电流和连续放电，是民用电池的升级换代产品之一。,优点：,优点：,3、锌-银电池,Ag2O + Zn+H2O = Zn(OH)2 + 2Ag,负极：,正极：,Zn+ 2OH- -2e- = Zn(OH)2,Ag2O +H2O +2e- =2Ag +2OH-,电池反应：,锌银电池是一种高能电池，它质量轻、体积小、电压稳和储电时间长等特点，是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。,(二) 二次电池,1、铅蓄电池, 放电过程：,Pb(s)+P
5、bO2(s)+2H2SO4 = 2PbSO4(s)+2H2O,Pb(s) + SO42- -2e- = PbSO4 (s),正极：,PbO2(s) + 4H+SO42- +2e- = PbSO4 (s) +2H2O,氧化反应,还原反应,负极：,铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程,正负极材料,正极：PbO2,负极：Pb,电解质：H2SO4溶液,充电过程：,PbSO4 (s) +2e- = Pb(s) + SO42-,还原反应,阴极：,阳极：,氧化反应,接电源负极,接电源正极,2PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H+ SO42-,2PbSO4(s)+2H2O(l
6、) = Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4,Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 2PbSO4(s)+2H2O(l),铅蓄电池的充放电过程：,C,思考：怎样判断电极附近溶液pH的变化？,答案：判断电极附近溶液pH的变化，主要应看电极反应式，如该电池的负极反应：Fe2e2OH= Fe(OH)2，OH被消耗，故负极附近pH减小，正极反应为Ni2O32e3H2O=2Ni(OH)22OH，生成OH，故正极附近pH变大；充电时同理分析，阳极反应：2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O，阳极附近pH减小，阴极附近pH增大。,另：镉镍电池,负极材料：Cd； 正极材料：涂有NiO(OH)，
7、电解质：KOH溶液。 总反应式：,试写出电池放电的电极反应式：,负极：Cd-2e- +2OH- = Cd(OH)2,正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O = 2Ni(OH)2+2OH-,2、锂电池,特点： “绿色”； 容量大； 电解液中不能有水,例2：Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池， 该电池中正极的电极反应式为： 2Li+FeS+2e- Li2S+Fe 有关 该电池的下列中，正确的是（ ） A、Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价 B、该电池的电池反应式为：2Li+FeS Li2S+Fe C、负极的电极反应式为Al-3e- = Al3+ D、充电时，
8、阴极发生的电极反应式为：,B,3、燃料电池：,大有发展前景的燃料电池 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80%，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。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；燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的 大致情况如下：,燃 料 电 池,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 2H2O + 4
9、e- = 4OH-,2H2 +4OH- 4e- = 4H2O,O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,例5：.燃料在电池中直接氧化而产生电能的装置叫燃料电池，它是一种高效低污染的新型电池。燃料电池所用燃料可以是氢气，也可以是其他燃料，如甲醇、肼等。肼分子（H2NNH2）可以在氧气中燃烧生成氮气和水，利用肼、氧气与KOH溶液组成碱性燃料电池，请写出该电池反应的电极反应式： 负极: _； 正极: _； 和总反应式:_； 并指出电解质溶液中，OH-离子向哪极移动:_。,N2H4-4e-+4OH- = N2+4H2O,O2+4e-+2H2O = 4OH-,N2H4+O2 = N2+2H2O,OH
10、-离子向负极移动,固体燃料电池,2H2 - 4e- +2O2 = 2H2O,O2 + 4e- = 2O2,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O,例3:一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪， 负极上的反应为CH3CH2OH4e+H2O = CH3COOH+4H。下列 有关说法正确的是（ ） A、检测时，电解质溶液中的H向负极移动 B、若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气 C、电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH+O2 = CH3COOH+H2O D、正极上发生的反应是：O2+4e+2H2O = 4OH,C,（1）负极发生氧化反应
11、，正极发生还原反应 （负氧正还）。 （2）要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边 添加H+、OH、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒。 （3）要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。,原电池电极反应式的书写注意事项,例4：研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能 利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应 可表示为：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确的是( ),A.正极反应式：AgCl e=AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 C.Na不断向“水”电池的负极移动 D. AgCl是还原产物,B,1、仅有一个电极材料参与反应的原电池： 负极：M-xe=Mx+ 正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属,小结,2、两个电极均参与反应的原电池（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,3、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池） 两电极材料均为惰性电极 负极可燃性气体失电子，正极助燃性气体得电子 电极反应考虑电解质溶液,
