人教版选修4 第4章第2节 化学电源 课件（21张）.ppt

第四章电化学基础 第二节化学电源 课程标准导航 1 了解化学电源的种类及其工作原理 知道化学电源在生产 生活和国防中的实际应用 2 认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要作用 3 掌握一次电池 二次电池 燃料电池的反应原理 会书写电极反应式 阅读教材p74页并回答问题 1 化学电池与其它能源相比有哪些优点 2 判断电池的优劣标准主要是什么 3 化学电池主要分哪几大类 能量转换效率高 供能稳定可靠 使用方便 易于维护 并可在各种环境下工作 单位质量或单位体积所能输出电能的多少 即比能量的大小 输出功率的大小即比功率的大小 以及电池的存储时间的长短 除特殊情况外 质量轻 体积小而输出电能多 功率大 储存时间长的电池 其质量好 一次电池 二次电池 燃料电池 碱性锌锰电池构造示意图 常见的化学电源 1 一次电池 如碱性锌 锰电池 正负极材料 正极 mno2 负极 zn 工作机制 负极 zn 2oh 2e zn oh 2 正极 2mno2 2h2o 2e 2mnooh 2oh 氧化反应 还原反应 电解质 koh 2e 一次电池优缺点简析 缺点 多数只能一次使用 不能充电 价格较贵 优点 比普通锌锰电池能量和储存时间有所提高 适用于大电流和连续放电 锌银电池 纽扣电池 zn ag2o koh ag2o h2o 2e 2ag 2oh zn 2oh 2e zn oh 2 总反应 zn ag2o h2o zn oh 2 2ag 负极 正极 2e 典例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 锌的质量理论上减小6 5g c 2 二次电池 能量 化学能 电能 放电 充电 如铅蓄电池 正负极材料 正极 pbo2 负极 pb 电解质 h2so4溶液 铅蓄电池为典型的可充电电池 其电极反应分为放电和充电两个过程 工作机制 放电过程总反应 pb s pbo2 s 2h2so4 aq 2pbso4 s 2h2o l pb s so42 aq 2e pbso4 s pbo2 s 4h aq so42 aq 2e pbso4 s 2h2o l 氧化反应 还原反应 铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程 还原反应 接电源负极 氧化反应 接电源正极 pbso4 s 2e pb s so42 aq pbso4 s 2h2o l 2e pbo2 s 4h aq so42 aq pb s pbo2 s 2h2so4 aq 2pbso4 s 2h2o l 充电过程总反应 2pbso4 s 2h2o l pb s pbo2 s 2h2so4 aq 铅蓄电池的充放电过程 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 优缺点简析 典例2铁镍蓄电池又称爱迪生电池 放电时的总反应为fe oh 2 2ni oh 2fe ni2o3 3h2o下列有关该电池的说法不正确的是 a 电池的电解液为碱性溶液 正极为ni2o3 负极为feb 电池放电时 负极反应为fe 2oh 2e fe oh 2c 电池充电过程中 阴极附近溶液的ph降低d 电池充电时 阳极反应为2ni oh 2 2oh 2e ni2o3 3h2o c 3 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 甲醇 肼等燃料电池 氢氧燃料电池 负极 2h2 4e 4h 正极 o2 4h 4e 2h2o 总反应 2h2 o2 2h2o 电解质溶液为酸性 电解质溶液为碱性 负极 2h2 4oh 4e 4h2o 正极 o2 2h2o 4e 4oh 总反应 2h2 o2 2h2o 小组协作 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 甲醇等 1 请写出将图中的甲烷燃料电池中a极的电极反应式 b极的电极反应式 此时电池内总的反应式 ch4 10oh 8e co32 7h2o ch4 2o2 2koh k2co3 3h2o 2o2 4h2o 8e 8oh 缺点 体积较大 附属设备较多 优点 能量转换率高 清洁 对环境友好 燃料电池优缺点简析 2 如果把电解质溶液改为稀硫酸 写出电极反应式 负极 ch4 2h2o 8e co2 8h 正极 2o2 8h 8e 4h2o 总 ch4 2o2 co2 3h2o 如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用甲醇燃料电池的结构示意图 甲醇在催化剂作用下提供质子 h 和电子 电子经外电路 质子经内电路到达另一极与氧气反应 电池总反应为 2ch3oh 3o2 2co2 4h2o 下列说法正确的是 a 左电极为电池的负极 a处通入的物质是甲醇b 右电极为电池的负极 b处通人的物质的空气c 负极反应式为 ch3oh h2o 6e co2十6h d 正极反应式为 o2 2h2o十4e 4oh 2 ac 3 下图是一种航天器能量储存系统原理示意图 下列说法正确的是 a 该系统中只存在3种形式的能量转化b 装置y中负极的电极反应式为 o2 2h2o 4e 4oh c 装置x能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生d 装置x y形成的子系统能实现物质的零排放 并能实现化学能与电能间的完全转化 c 4 据报道 最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池 电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍 可连续使用一个月才充一次电 其电池反应为 2ch3oh 3o2 4oh 2co32 6h2o 则下列说法错误的是a 充电时每生成1molch3oh转移6mol电子b 充电时电解质溶液的ph逐渐增大c 放电时负极的电极反应为 ch3oh 6e 8oh co32 6h2od 放电时ch3oh参与反应的电极为正极 d 5 某可充电的锂离子电池以limn2o4为正极 嵌入锂的碳材料为负极 含li 导电固体为电解质 放电时的电池反应为 li limn2o4 li2mn2o4下列说法正确的是a 放电时 limn2o4发生还原反应b 放电时 正极反应为 li limn2o4 e li2mn2o4c 充电时 limn2o4发生氧化反应d 充电时 阳极反应为 li e li ab 6 高铁电池是一种新型可充电电池 与普通高能电池相比 该电池能长时间保持稳定的放电电压 高铁电池的总反应为 3zn 2k2feo4 8h2o3zn oh 2 2fe oh 3 4koh下列叙述不正确的是 a 放电时每转移3mol电子 正极有1molk2feo4被氧化b 充电时阳极反应为 fe oh 3 3e 5oh feo 4h2oc 放电时负极反应为 zn 2e 2oh zn oh 2d 放电时正极附近溶液的碱性增强