四川省成都市经开实验中学高二化学 4.2 化学电源课件.ppt

第二节化学电源 一 化学电池化学电池是将化学能变成电能的装置 1 化学电池的分类2 化学电池的优点 1 化学电池的能量转换效率较高 供能稳定可靠 2 可以制成各种形状和大小 不同容量和电压的电池及电池组 3 使用方便 易于维护 并可在各种环境下工作 3 判断电池优劣的主要标准 1 比能量 即单位质量或单位体积所能输出电能的多少 单位 w h kg或 w h l 2 比功率 即单位质量或单位体积所能输出功率的多少 单位w kg或w l 3 电池的可储存时间的长短 二 一次电池碱性锌锰电池1 碱性锌锰电池的构造2 工作原理3 特点比能量和可储存时间比普通锌锰电池均有提高 适用于大电流和连续放电 三 二次电池1 铅蓄电池的构造2 铅蓄电池的工作原理 上述充放电反应可写成一个可逆反应方程式 3 铅蓄电池的特点电压稳定 使用方便 安全可靠 价格低廉 生产生活中应用广泛 缺点是比能量低 笨重 废弃电池污染环境 四 燃料电池1 氢氧燃料电池 2 燃料电池的优点 1 能量转换率高燃料电池的能量转换率超过80 普通燃烧过程能量转换率仅30 多 2 污染小 被誉为 绿色 发电站 要点一 化学电源电极反应式的书写1 根据装置书写电极反应式 1 先分析题目给定的图示装置 确定原电池的正负极上的反应物质 2 电子反应的书写 负极 活泼金属或h2失去电子生成阳离子 若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存 则该阴离子应写入负极反应式 如铅蓄电池 负极 pb 2e pbso4 正极 阳离子得到电子生成单质或o2得到电子 若反应物是o2 则有以下规律 电解质是碱性或中性 o2 2h2o 4e 4oh 电解质是酸性 o2 4h 4e 2h2o 3 正负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式 2 给出总反应式 写电极反应式如果题目给定的是总反应式 可分析此反应中的氧化反应或还原反应 即分析有关元素的化合价变化情况 再选择一个简单变化情况去写电极反应式 另一极的电极反应式可用总反应式减去已写出的电极反应式得出 以2h2 o2 2h2o为例 当电解质溶液为koh溶液时的电极反应式的书写步骤如下 1 根据总反应方程式分析有关元素化合价的变化情况 确定2molh2失掉4mol电子 初步确定负极反应为 2h2 4e 4h 2 根据电解质溶液为碱性 与h 不能共存 反应生成水 推出oh 应写入负极反应式为 2h2 4oh 4e 4h2o 3 用总反应式2h2 o2 2h2o减去负极反应式得正极反应式为 2h2o o2 4e 4oh 特别提示 书写燃料电池电极反应式时 一定要注意电解质溶液的酸碱性 例1 一种燃料电池中发生的化学反应为 在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳 该电池负极发生的反应是 答案 c 要点二 常见化学电池的电极反应和总反应式1 一次电池 1 普通干电池 zn mno2 nh4cl c 2 碱性锌锰电池 zn koh mno2 3 锌银电池 zn koh ag2o 2 二次电池 1 铅蓄电池 pb h2so4 pbo2 2 氢镍电池 h2 oh nio oh 3 氢氧燃料电池 h2 h o2 1 氢氧燃烧电池 h2 h o2 2 氢氧燃料电池 h2 oh o2 特别提示 燃料电池的电极材料比较特殊 电极本身不参与反应 所以从电极材料上很难判断电池的正负极 通常是利用电池总反应式 还原剂为电池的负极反应物 充有还原剂的电极为负极 氧化剂为电池的正极反应物 充入氧化剂的电极为电池的正极 例2 生产铅蓄电池时 在两极板上的铅锑合金棚架上均匀涂上膏状的pbso4 干燥后再安装 充电后即可使用 发生的反应是下列对铅蓄电池的说法错误的是 a 理论上需要定期补充硫酸b 工作时铅是负极 pbo2是正极c 工作时负极上发生的反应是pb 2e pbso4d 工作时电解质溶液的密度减小 pbo2 pb 2h2so4 2pbso4 2h2o 解析 铅蓄电池在工作时相当于原电池 发生氧化反应的物质是负极 发生还原反应的物质是正极 所以pb是负极 pbo2是正极 在工作时 负极发生的反应是铅失去电子生成pb2 pb2 与溶液中的生成pbso4沉淀 放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等 理论上不需要定期补充硫酸 a错误 工作时 不断生成pbso4 所以电解质溶液的密度减小 答案 a 跟踪训练2 不久前 美国一个海军航空站安装了一台250kw的mcfc型燃料电池 该电池可同时供应电和水蒸气 其工作温度为600 700 所用燃料为h2 电解质为熔融的k2co3 已知该电池的总反应为 2h2 o2 2h2o 负极反应为 2h2 2 4e 2h2o 2co2 则下列推断中正确的是 a 正极反应为4oh 4e o2 2h2ob 该电池的电极没有参加反应c 电池供应1mol水蒸气 转移的电子数为4mold o2从正极通入 发生氧化反应 解析 该电池为氢氧燃料电池 负极是h2发生氧化反应 正极是