高中化学 第4章 电化学基础 第2节 化学电源课件 新人教版选修4 (2).ppt

第四章 电化学基础 第二节化学电源 新课情境呈现 课前新知预习 化学 电 一次二次燃料 2 判断电池优劣的主要标准 1 比能量 单位质量或单位体积能输出电能的多少 单位是 w h kg 1或 w h l 1 2 比功率 单位质量或单位体积所能输出功率的大小 单位是w kg 1或w l 1 3 电池可储存时间的长短 3 化学电池回收利用 废旧电池中含 和酸碱等有害物质 应回收利用 既减少污染 又节约资源 重金属 二 一次电池一次电池的电解质溶液制成胶状 不流动 也叫做干电池 一次电池不能充电 不能反复使用 1 碱性锌锰电池与银锌电池比较 锌 zn mno2 ag2o zn 2oh 2e zn oh 2 zn 2oh 2e zn oh 2 ag2o h2o 2e 2ag 2oh 2 锂电池 1 基本组成 负极 正极 mno2 cuo fes2等 电解质 非水溶剂 2 特点 比能量高 电压高 工作温度宽 可储存时间长 li 三 二次电池 以铅蓄电池为例 1 构造与组成 2 工作原理 氧化 还原 还原 氧化 3 铅蓄电池的优缺点 1 优点 可重复使用 电压稳定 使用方便 安全可靠 价格低廉 在生产 生活中应用广泛 2 缺点 比能量低 笨重 废弃的电池污染环境 四 燃料电池 以酸性氢氧燃料电池为例 1 基本构造 2 工作原理 负极反应 正极反应 总反应 2h2 o2 2h2o 3 特点 1 能量转换率高 超过80 2 排放废弃物少 运行时噪音低 2h2 4e 4h o2 4h 4e 2h2o 预习自我检测 解析 电池的制造需要一些重金属单质或其化合物 发生电池反应后形成重金属离子 这些重金属离子会污染土壤和水源 最终会危及人类 故需要集中处理废电池 b 解析 铜锌原电池 锌为负极 失电子 沿导线到铜电极 b d 解析 电池放电时 ni元素化合价降低被还原 a错 c对 充电时 h元素化合价从 1 0 化合价降低 被还原 b对 放电时 h元素化合价升高 在负极被氧化 d对 a 课堂探究研析 可充电电池属于二次电池 是一种可反复使用的电池 当电池放电时 是一种原电池 当电池充电时 是一种电解池 对于可充电电池 分析时应注意以下几个方面 知识点1可充电电池工作原理及电极反应式书写 2 离子移动的方向 充电电池放电时 电池中阳离子移向正极 阴离子移向负极 电子按负极 用电器 正极方向流动 形成电流 对用电器做功 充电时 电池中阳离子移向阴极 阴离子移向阳极 电子按 外接电源的负极 充电电池的阴极 溶液中阳离子移向阴极 阴离子移向阳极 充电电池的阳极 外接电源的正极 方向流动 形成电流 给充电电池充电 a c 解析 充电时电极b应该连电源的负极 发生还原反应 a错误 b项是放电时负极的电极反应式 错误 充电时 左侧电解质发生氧化反应 即br br2 此时离子总浓度减小 d错误 知识点2常见燃料电池 碱性环境 及电极反应式书写 d a a 正极反应中有co2生成b 微生物促进了反应中电子的转移c 质子通过交换膜从负极区移向正极区d 电池总反应为c6h12o6 6o2 6co2 6h2o解析 根据微生物电池工作原理示意图可知 c6h12o6在负极上发生氧化反应 电极反应式为c6h12o6 24e 6h2o 6co2 24h o2在正极上发生还原反应 电极反应式为6o2 24e 24h 12h2o 负极有co2生成 a项错误 b项 微生物促进了反应中电子的转移 正确 c项 质子通过交换膜从负极区移向正极区 正确 d项 电池总反应为c6h12o6 6o2 6co2 6h2o 正确 学科核心素养 氢氧燃料电池中的电极反应氢氧燃料电池的负极上发生的是氢气被氧化为h 的反应 如果该反应是在碱性条件下进行的 生成的h 瞬即与溶液中大量存在的oh 结合生成水 因此 实际发生的电极反应为 h2 2oh 2e 2h2o如果在酸性条件或中性条件下 电极反应为 h2 2e 2h 类似地 在氢氧燃料电池的正极 氧气中氧元素被还原为 2价 通常情况下 2价的氧原子在水溶液中不能独立存在 它只能存在于含氧化合物中 在氢氧燃料电池中 2价的氧原子则只能存在于水分子和oh 中 如果是酸性条件 还原产生的 2价的氧原子与周围的h 结合生成水 电极反应为 o2 4h 4e 2h2o 如果反应条件为中性或碱性 2价的氧原子主要存在于oh 中 因此电极反应为 o2