2019-2020学年高中化学 第四章 电化学基础 第2节 化学电源课件 新人教版选修4

第二节化学电源 1 化学电池的概念化学电池是将 转变成 的装置 2 化学电池的分类通常将化学电池分为三类 和 3 化学电池的优点 1 化学电池的 较高 供能稳定可靠 化学电源 化学能 电能 一次 二次 燃料 能量转换效率 2 可以制成各种 不同 的电池及电池组 3 使用方便 易于维护 4 判断电池优劣的标准 即单位质量或单位体积所能输出电能的多少 即单位质量或单位体积所能输出功率 和电池的可储存时间的长短 5 废旧电池的处理 利用废旧电池 不仅可以减少对我们生存环境的 而且也是对 的节约 形状和大小 容量和电压 比能量 比功率 回收 破坏 资源 1 原电池反应中 两极材料本身一定发生反应吗 答案 不一定 如氢氧燃料电池 两极一般为惰性电极 本身不参与反应 参与反应的是h2和o2 2 氢氧燃料电池以koh溶液作电解质溶液时 工作一段时间后 电解质溶液的浓度如何变化 溶液的ph呢 当氢氧燃料电池以h2so4溶液作电解质溶液时 又会如何变化 答案 无论以koh溶液作电解质溶液还是以h2so4溶液作电解质溶液 总反应均为2h2 o2 2h2o 所以反应一段时间后 因为有h2o的生成而使电解质溶液的浓度均降低 但koh溶液作电解质溶液时ph减小 h2so4溶液作电解质溶液时ph增大 1 锌锰干电池 一次电池 1 普通锌锰干电池 普通锌锰干电池的构造 如图1所示 常见的化学电源 3 在正极上 若是电解质溶液中的某种离子被还原 无论该离子是强电解质提供的 还是弱电解质提供的 一律写离子符号 而在原电池反应中 要遵循离子方程式的书写规则 只有易溶的强电解质用离子符号表示 4 在书写充电电池电极反应式时 要明确放电时为原电池 充电时为原电池的逆反应 即为电解池 在本章第三节将学习到 用途广泛的新型电池银锌电池是一种高能电池 它质量轻 体积小 是人造卫星 宇宙火箭 空间电视转播站等的电源 此外常见的还有锂电池 锂电池是金属锂作负极 石墨作正极 无机溶剂亚硫酰氯so2cl2在炭极上发生还原反应 电解液是由四氯铝化锂lialcl4溶解于亚硫酰氯中组成 它的总反应是锂与亚硫酰氯发生反应 生成氯化锂 亚硫酸锂和硫 微型电池 常用于心脏起搏器和火箭的一种微型电池 是锂电池 这种电池容量大 电压稳定 能在567 711 温度范围内正常工作 等 水果电池 的制作与应用 1 探究准备新鲜水果若干 苹果 柠檬或橘子等 锌片 铜片若干 灯泡 导线 砂纸 2 探究过程 用砂纸将锌片和铜片磨光 然后平行地插入水果中 用导线连接锌片和铜片 用舌头同时轻触锌片和铜片 舌头稍有发麻和刺痛的感觉 这证明你的制作是成功的 锌片和铜片分别作电池的两极 用导线与小灯泡串联 小灯泡会不会发光呢 可能会让你失望 小灯泡没亮 可能是因为一个水果电池的电压不够的原因 多串联几个看看 答案 c 解析 根据电池总反应式可知 电池工作时zn被氧化 为原电池的负极 负极反应为zn s 2e 2oh aq zn oh 2 s mno2为原电池的正极发生还原反应 反应式为2mno2 s h2o l 2e mn2o3 s 2oh aq 故a b项均正确 原电池中 电子由负极通过外电路流向正极 故c项错误 外电路中每通过0 2mol电子 消耗锌的物质的量为0 1mol即6 5g 解题指引 本题考查二次电源的工作原理 注意电极反应式的书写和判断 1 燃料电池 以氢氧燃料电池为例 1 氢氧燃料电池的构造 如下图所示 新型化学电池 燃料电池 2 电极材料 电解质溶液氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池 其电极材料一般为惰性电极 具有很强的催化活性 如铂电极 活性炭电极等 根据电解液一般可分为酸性和碱性两种 3 电极反应与电池反应式 2 燃料电池的设计 1 电极 为多孔结构 可由具有电化学催化活性的材料制成 也可只作为电化学反应的载体和电流的传导体 2 电解质 通常为液体或固体 3 燃料 可以是气态 如氢气 甲烷 乙烷等 或液态 如甲醇 乙醇等 4 氧化剂 纯氧 空气或卤素都可以 而空气是最便宜的 3 燃料电池的规律 1 通入燃料的一极为负极 氧化剂从正极通入 电极材料一般不参加化学反应 只起传导电子的作用 2 除了常见的氢氧燃料电池 甲烷燃料电池 甲醇燃料电池外 肼 氨 煤气 烃等作燃料设计成燃料电池 三步 突破燃料电池电极反应式的书写第一步 写出电池总反应式燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致 若产物能和电解质反应 则总反应为加和后的反应 如甲烷燃料电池 电解质为naoh溶液 的反应式如下 ch4 2o2 co2 2h2o co2 2naoh na2co3 h2o 式 式得 燃料电池总反应式为ch4 2o2 2naoh na2co3 3h2o 第二步 写出电池的正极反应式根据燃料电池的特点 一般在正极上发生还原反应的物质是o2 随着电解质溶液的不同 其电极反应式有所不同 大致有以下四种情况 酸性电解质溶液环境下电极反应式 o2 4h 4e 2h2o 碱性电解质溶液环境下电极反应式 o2 2h2o 4e 4oh 3 新型电池 充电 时阴阳极的判断方法电池充电时 阳极接电源的正极 阴极接电源的负极 4 新型电池充放电时 电解质溶液中离子移动方向的判断方法首先分析电池是放电还是充电 再判断正负极或阴阳极 进而确定离子的移动方向 放电时溶液中的阳离子向负极移动 放电时溶液中的阴离子向负极移动a b c d 答案 c 解析 原电池中负极失去电子 发生氧化反应 电子经导线传递到正极 所以溶液中的阳离子向正极移动 正极得到电子 发生还原反应 甲烷在反应中失去电子 氧气得到电子 所以甲烷在负极通入 氧气在正极通入 由于溶液显碱性 所以选项 正确 解题指引 本题考查燃料电池的工作原理 注意把握电极反应的书写 正确判断两极的化学反应 在学习中注意积累电子 电流 离子的流向 a a极是负极 该电极上发生氧化反应b b极反应是o2 4oh 4e 2h2oc 总反应方程式为2h2 o2 2h2od 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 答案 b 解析 a项 a极通h2为负极 电极反应式为2h2 4oh 4e