选修4 第四章《化学电源》.pptx

选修4 第四章《化学电源》.pptx

《选修4 第四章《化学电源》.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《选修4 第四章《化学电源》.pptx（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第四章电化学基础,第二节化学电源第一课时,用途广泛的化学电池,用于汽车的铅蓄电池和燃料电池,用途广泛的化学电池,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,扣电,各式各样的纽池,小型高性能燃料电池,阅读教材P74后思考：

1、目前化学电池主要分哪几大类？

分别有哪些代表？

2、化学电池与其它能源相比有哪些优点？

3、判断电池的优劣标准主要是什么？

化学电池,一次电池,二次电池,燃料电池氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料电池,普通干电池,碱性锌锰电池锌银纽扣电池铅蓄电池锌银蓄电池镍镉电池锂离子电池,1、目前化学电池主要分哪几大类？

2.化学电池与其它能源相比有哪些优点？

能量转换效率高供能稳定可靠可以制成各种型号的电池使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。

3.判断电池的优劣标准主要是什么？

比能量的大小；指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少比功率的大小;指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小存储时间的长短。

一、一次电池-干电池,1.锌锰电池：

使用最早的化学电池。

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，在石墨周围填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液，还填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的气体。

负极：

锌筒Zn2eZn2正极：

碳棒2MnO22e2NH42NH32MnOOH氢氧化氧锰,碱性锌锰电池构造碱性电池,2、碱性锌锰电池,正极：

MnO2,负极：

Zn,电极反应：

负极：

氧化反应Zn2e-2OH-=Zn（OH）2正极：

还原反应,2MnO22e-2H2O=2MnOOH2OH-总反应：

Zn2MnO22H2OZn（OH）22MnOOH,电解质：

KOH,3.锌银电池,负极：

ZnZn2e2OHZnOH2O正极：

Ag2OAg2O2eH2O2Ag2OH电解质：

KOH总反应：

ZnAg2OZnO2Ag,4、锂电池,锂亚硫酰氯电池（Li-SOCl2）：

8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S负极：

8Li-8e-=8Li+；,。

正极：

3SOCl2+8e-=6Cl-+SO3+2S2-,用途：

质轻、高能、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。

阅读P76了解铅蓄电池的充电原理及铅蓄电池的优缺点。

二、二次电池-蓄电池,充电,放电过程（原电池）负极Pb：

Pb-2e-+SO4=PbSO42-正极PbO2：

电解质：

H2SO4PbO2+2e-+4H+SO4=PbSO4+2H2O2-电池总反应：

放电Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,1、铅蓄电池,充电过程（放电过程的逆反应）阴极：

还原反应,PbSO4（s）+2e-=Pb（s）+SO4（aq）2-阳极：

氧化反应PbSO4（s）-2e-+2H2O（l）=PbO2（s）+4H+（aq）+SO4（aq）2-充电过程总反应：

2PbSO4（s）+2H2O（l）=Pb（s）+PbO2（s）+2H2SO4（aq）,铅蓄电池的优缺点简析：

缺点：

比能量低、笨重、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、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池,铅蓄电池的充放电过程：

2PbSO4（s）+2H2O（l）,Pb（s）+PbO2（s）+2H2SO4（aq）,充电放电,银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，,它的充电和放电过程可以表示为：

2Ag+Zn（OH）2,Ag2O+Zn+H2O,充电放电,此电池放电时，负极上发生反应的物质是（D）A.AgB.Zn（OH）2C.Ag2OD.Zn电极反应：

负极：

Zn-2e-+2OH-=Zn（OH）2正极：

Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-,2、银锌蓄电池,3、镉镍电池,写出电极反应式：

负极：

Cd-2e-+2OH-=Cd（OH）2正极：

2NiO（OH）+2e-+2H2O=2Ni（OH）2+2OH-特点：

比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。

电解质：

KOH溶液,镍镉可充电电池可发生如下反应：

2,Cd+2NiO（OH）+2HO,Cd（OH）2+2Ni（OH）2,放电,充电,D.Ni（OH）2,由此可知，该电池的负极材料是（A）,A.CdB.NiO（OH）C.Cd（OH）2负极材料：

Cd正极材料：

涂有NiO（OH）,练习1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，总反应式为：

Zns2MnO2sH2OlZnOH,2,sMn2O3,外电路中每通过02mol电子，锌的质量理论上减小,2MnO2s2eH2OlMn2O3s2OHC电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D65g,下列说法错误的是（C）电池工作时，锌失去电子电池正极电极反应式为：

练习21991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20到50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极反应。

负极正极,4Al-12e-=4Al3+3O2+12e-+6H2O=12OH-,电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe电池放电时，负极反应为Fe-2e-+2OH-=Fe（OH）2电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低电池充电时，阳极反应为2Ni（OH）2-2e-+2OH-=Ni2O3+3H2O,（2011全国）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：

Fe+Ni2O3+3H2O=Fe（OH）2+2Ni（OH）2下列有关该电池的说法不正确的是（C）,练习3,Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价该电池的电池反应式为：

2Li+FeSLi2S+Fe负极的电极反应式为Al-3e-=Al3+充电时，阴极发生的电极反应式为：

Li2S+Fe-2e-=2Li+FeS,（2010浙江）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+2e-+FeSLi2S+Fe有关该电池的下列中，正确的是（B）,练习4,第四章电化学基础,第二节化学电源,第二课时燃料电池,复习与思考,1、什么叫电池？

什么是化学电源？

电池是一种能量转化与储存的装置，它通过反应将化学能或物理能转化为电能。

化学电源是将化学能直接转化为电能的一种装置。

2、什么是一次电池？

什么是二次电池？

它们各有何优缺点？

一次电池就是一次性使用的电池。

一次电池的活性物质消耗到一定程度，就不能再使用了。

二次电池又称充电电池或蓄电池。

放电后可以再充电使活性物质获得再生。

一次电池使用方便。

但功率不大、只能使用一次，累计使用价格较贵、废旧电池污染环境。

二次电池能量远比一次电池高，可反复使用，价格较便宜。

废旧电池污染环境。

思考与探究,请将2H2+O2=2H2O的反应设计成原电池。

写出电极反应式（分别在酸性电解质和碱性电解质中），并画出装置图。

极（Pt）：

负正电,2H2-4e-=4H+,氢氧燃料电池酸性电解质：

极（Pt）：

O2+4H+4e-=2H2O池总反应：

2H2+O2=2H2OH+碱性电解质：

负极（Pt）：

2H2-4e-+4OH-=4H2O正极（Pt）：

O2+2H2O+4e-=4OH-电池总反应：

2H2+O2=2H2O,介质电池反应2H2+O2=,2,负极正极,2H2-4e-+2O2=2H2O,O2+4e-=2O2,负极正2H2-4e-=4H+极,固体电解质的2H氢O氧燃料电池,O2+4e-+4H+=2H2O,-,-,-,-,-,-,将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池。

Pt,CH4,O2,KOH,CH4燃料电池模拟负极（Pt）：

CH4-8e-+10OH-CO3+7H2O2-正极（Pt）：

O2+4e-+2H2O4OH-电池总反应：

CH42O22KOHK2CO33H2O,甲烷燃料电池,熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极燃气，制得在65下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：

负极反应式：

正极反应式：

总反应式：

2CO-4e-+2CO3=4CO22-O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO2,熔融盐燃料电池,燃料电池的构成和优点,构成燃料：

氢气、天然气、甲醇等燃料氧化剂：

氧气、空气等电解质：

酸、碱、熔融碳酸盐、固体氧化物等电极：

电极材料一般为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性碳电极等，本身不参加反应，不包含活性物质，只是一个催化转化元件。

优点1、转化率高。

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。

2、污染小。

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；被人们誉为“绿色”发电站。

3、能连续工作：

氧化剂与还原剂在工作时不断补充，反应产物不断排出。

1、燃料电池的两个电极一般不参加反应，反应的是通到电极上的燃料和氧气。

可燃性气体一定在电池的负极上失电子，发生氧化反应；氧气一定在正极上得到电子，发生还原反应。

2、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4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO3形式存在）；23、遵循电荷守恒，得失电子守恒，原子守恒。

4、正负电极的电极反应式在得失电子守恒的条件下，相加后为电池的总反应总式。

燃料电池的反应特点,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乙烯时所构成的乙烯燃料电池中,此时电池内总的反应式：

KOH溶液,H,2,O2,2,HO,ab,a极的电极反应式：

C2H4+16OH-12e-=2CO3+10H2O2-,C2H4+3O2+4KOH=2K2CO3+4H2O,b极的电极反应式：

3O2+12e-+6H2O=12OH-,练习1,用两根铂丝作电极插入KOH溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成原电池燃料电池，该电池放电时发生的反应为CH4+2KOH+2O2=K2CO3+3H2O，下列说法错误的是C,（）A、通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极B、放电时，通入O2一极附近溶液的pH升高C、放电一段时间后，KOH的物质的量不发生变化D、通甲烷极的电极反应式是CH+10OH-8e-=CO2-+7HO,练习2,练习3,一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插,入KOH溶液中，然后分别向两极上通入乙烷和氧气，其电极反应式为C2H6+18OH-14e-=2CO3+12H2O、2-7H2O+7/2O2+14e-=14OH-，有关此电池的推断正确的是（B）A、通氧气的电极为负极B、参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7:

2C、放电一段时间后，KOH的物质的量浓度不变D、电解质溶液中，OH-向正极移动,练习4,肼（N2H4）又称联氨，是一种可燃性的液体，,可用作火箭燃料。

已知在101kPa时，32.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624kJ（25时），N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是N2H4（l）O2（g）N2（g）2H2O（l）H624kJ/mol。

肼空气燃料电池，电解质溶液是20%30%的KOH溶液。

肼空气燃料电池放电时：

正极的电极反应式是O22H2O4e-4OH-。

负极的电极反应式是。

N2H44OH-4e-4H2ON2,化学电池的组成：

负极、正极、电解,质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2、两个电极均参与反应的原电池（如蓄电池）电极材料：

金属为负极，