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.ppt

成才之路 化学 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修 电化学基础 第四章 第二节化学电源 第四章 现在 各种各样的电池特别多 像手电筒上用的干电池 手机上用的锂电池 汽车上用的蓄电池 还有新型环保公交车上的燃料电池等 种类繁多 你知道化学电池是怎样分类的吗 电源是能够实际应用的原电池 作为化学电源的电池有一次电池 可充电电池和燃料电池等 一次电池只能放电不能充电 使用后即弃去 因此可能造成环境污染 可充电电池也称为二次电池 可以反复充电和放电 是电池发展的一个重要方向 新知导学 原电池 化学能 电能 一次二次燃料 能量转换效率 形状和大小 容量 电压 输出电能 输出功率 可储存时间 锌片 mno2 koh zn 2e 2oh zn oh 2 2mno2 2e 2h2o 2mnooh 2oh zn 2mno2 2h2o 2mnooh zn oh 2 普通锌锰 比能量 可储存时间 大电流 连续放电 电压稳定 使用方便 安全可靠 价格低廉 比能量低 笨重 废弃电池 污染环境 h2 o2 2h2 4e 4oh 4h2o o2 4e 2h2o 4oh 2h2 o2 2h2o 回收 破坏 资源 1 回收废旧电池的意义是什么 提示 废旧电池中含有汞 镉 铬 铅等大量毒性很强的重金属 随处丢弃会给土壤 水源等环境造成严重的污染 并通过食物链给人体健康造成威胁和危害 另一方面 如果能回收再利用这些废旧电池 不仅可以减少对我们生存环境的破坏 而且也是对资源的节约 自主探究 2 二次电池充电 放电时两极发生的反应相同吗 提示 不相同 电池放电时 负极发生氧化反应 充电时 作阴极发生还原反应 放电时 正极发生还原反应 充电时 作阳极发生氧化反应 3 化学电源电极反应遵循最基本的规律是什么 提示 无论什么电池 电极反应规律都是负极失电子被氧化 正极得电子被还原 两极间得失电子守恒 4 1 二次电池的充电过程和放电过程有何本质区别 2 蓄电池经过多次充电和放电使用后 需要给蓄电池补充硫酸吗 提示 1 从能量转换角度考虑 充电过程是电能转化成化学能 放电过程是化学能转化成电能 2 蓄电池在充电和放电过程中发热 电解质溶液中的水分会不断损失 使硫酸浓度增大 需要补充蒸馏水 1 书写要遵循的原则原电池两电极上分别发生氧化反应 还原反应 因此 电极反应式的书写要遵循质量守恒 电子守恒及电荷守恒 弱电解质 气体和难溶物均写化学式 其余的以离子符号表示 正极反应 负极反应产物根据题意或化学方程式确定 也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响 化学电池电极反应式的书写 教材点拨 1 美国 阿波罗 宇宙飞船中使用的氢氧燃料电池 其构造如下图所示 典例透析 koh作电解质 其反应为 2h2 o2 2h2o 则负极通入的是 电极反应式为 正极通入的是 电极反应式为 2 如把koh改为稀h2so4作电解质 则电极反应式为 负极 正极 3 如把h2改为ch4 koh作导电物质 则电极反应式为 负极 正极 1 某种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂 在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇 同时向一个电极通入空气 回答下列问题 1 这种电极放电时发生的化学反应方程式是 2 此电极的正极发生的电极反应式是 负极发生的电极反应式是 变式训练 3 电解液中的h 向 极移动 向外电路释放电子的电极是 4 比起直接燃烧燃料产生电力 使用燃料电池有许多优点 其中主要有两点 首先是燃料电池能量转化效率高 其次是 解析 甲醇燃料电池实质就是利用ch3oh燃料在氧气中反应来提供电能 ch3oh作负极 发生氧化反应 电极反应为2ch3oh 2h2o 12e 2co2 12h 氧气作正极反应为 3o2 12h 12e 6h2o 两反应相加得总反应式 在电池中 负极释放电子传到正极上 故h 向正极移动 甲醇反应产物为co2和h2o 对环境无污染 答案 1 2ch3oh 3o2 2co2 4h2o 2 3o2 12h 12e 6h2o2ch3oh 2h2o 12e 2co2 12h 3 正负极 4 产物对环境无污染 1 各种化学电源特点的比较 常见的化学电源 教材点拨 2015 南京师大附中检测 双选 一种纽扣微型电池 其电极分别为ag2o和zn 电解质溶液是koh溶液 俗称锌银电池 该电池的总反应为zn ag2o zno 2ag 根据以上提供的资料 判断下列说法正确的是 a 锌为负极 ag2o为正极b 放电时正极附近溶液的ph升高c 放电时负极附近溶液的ph升高d 溶液中阴离子向正极方向移动 阳离子向负极方向移动 典例透析 解析 由氧化还原反应可看出zn的化合价由0 2 失电子 因此zn为负极 ag2o中的ag的化合价由 1 0 得电子 因此ag2o为正极 负极zn 2e zn2 zn2 与oh 结合生成zn oh 2 其电极总反应为zn 2e 2oh zn oh 2 使负极区ph降低 而正极ag2o 2e 2ag o2 在koh溶液中o2 会与h2o结合生成oh 其电极总反应为ag2o 2e h2o 2ag 2oh 正极区溶液ph升高 原电池中 阴离子移向负极 阳离子移向正极 故a b两项正确 答案 ab 变式训练 答案 a 1 下列有关锌锰干电池的说法中正确的是 a 锌外壳是负极 石墨碳棒是正极材料b 在外电路中电子从碳棒流向锌外壳c 电流从锌流到碳棒上d 在电池内部阳离子从碳棒向锌片移动解析 在锌锰干电池中 锌外壳是负极 石墨碳棒是正极 在外电路中电子从锌外壳流向碳棒 电流的方向与电子的流向相反 电池内部 阳离子向正极碳棒移动 故a正确 b c d错误 答案 a 解析 负极为失电子的活泼金属 发生氧化反应 答案 a 3 2015 河北邯郸高二期末 碱性锌锰电池的总反应为zn 2mno2 2h2o zn oh 2 2mnooh 下列说法不正确的是 a 该电池中zn为负极 mno2为正极 电解质溶液是koh溶液b 放电时外电路电流由zn极流向mno2极c 电池工作时oh 向锌极移动d 该电池的正极反应为mno2 e h2o mnooh oh 解析 放电时 zn为负极 mno2为正极 电子从负极zn流向正极mno2 电流方向与电子流向相反 故b项错误 答案 b 4 2015 陕西渭南中学测试 科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池 利用细菌将有机物转化为氢气 氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电 该电池负极反应为 a h2 2oh 2e 2h2ob o2 4h 4e 2h2oc h2 2e 2h d o2 2h2o 4e 4oh 解析 负极失去电子发生氧化反应 在酸性条件下 氢气失去电子生成h c正确 答案 c 解析 以koh溶液为电解质 正极反应为o2 2h2o 4e 4oh 故消耗标准状况下的5 6lo2 即0 25mol 时 有0 25mol 4 1mol电子发生转移 因正极生成oh 故溶液的ph增大 答案 1 o2 2h2o 4e 4oh 2 1 3 增大 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 2h2o 2e 如果在酸性条件或中性条件下 电极反应为 h2 2h 2e 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