化学_第4章_第2节_化学电源课件_新人教版选修4

1、第四章 电化学基础第二节 化学电源发明电池的故事发明电池的故事 伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家。 有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论文，说动物肌肉里贮存着电，可以用金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文，伏特非常兴奋，便决定亲自来做这个实验。他用许多只活青蛙反复实验，终于发现，实际情况并不像加伐尼所说的那样，而是两种不同的金属接触产生的电流，才使蛙腿的肌肉充电而收缩。为了证明自己的发现是正确的，伏特决定更深入地了解电的来源。 发明电池的故事 一天，他拿出一块锡片和一枚银币，把这两种金属放在自己的舌头上，然后叫助手将金属导线把它们连接起来，刹时，他感到满嘴的酸味儿。接着，

2、他将银币和锡片交换了位置，当助手将金属导线接通的一瞬间，伏特感到满嘴的咸味。这些实验证明，两种金属在一定的条件下就能产生电流。伏特想，只要能把这种电流引出来，就能大有作用。伏特经过反复实验，终于发明了被后人称做“伏特电堆”的电池，这就是在铜板和锌板中间夹上卡纸和用盐水浸过的布片，一层一层堆起来的蓄电池。这种电池，今天仍然在使用着为了纪念他的贡献，人们把电压的计量单位叫做伏特，简称伏，符号V。比如我们手电筒里的电池的电压是1.5伏特，我们家里的电灯的电压是220伏特。 化学电池的分类 一次电池（干电池）：活性物质消耗到一定程度，就不能使用； 二次电池（充电电池或蓄电池）：放电后可以再充电使活性物

3、质获得再生； 燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。电池的优点能量转化率较高能量转化率较高供能稳定可靠供能稳定可靠可以制成各种形状和大小、不同容量可以制成各种形状和大小、不同容量的电压的电池及电池组的电压的电池及电池组使用方便，易于维护，并可在各种环使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作境下工作衡量电池优劣的指标 比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少，符号(Wh)/kg ,(Wh)/L 比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小，符号W/kg ,W/L 储存时间：电池的可储存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

4、电池，更适合使用者的需要。一次电池 普通锌锰干电池：活性物质为NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2 和炭黑。电极反应式：负 极：Zn - 2eZn2+正 极：2NH4+ + 2e+2MnO2 Mn2O3+ 2NH3 H2O总反应：Zn + 2NH4+ +2MnO2 Zn2+ +Mn2O3+ 2NH3 H2O 碱性锌锰干电池：活性物质为KOH和淀粉糊作电解质，还填有MnO2 和炭黑。电极反应式：负 极：Zn - 2e + 2OH- Zn(OH)2正 极：2MnO2 + 2e+ 2H2O 2MnOOH + 2OH-总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O 2MnOOH + Zn(OH)2二

5、次电池 铅蓄电池：其电池反应可以正向和逆向进行蓄电池放电时为自发电池，充电时为电解池充电后电池容量得到恢复，充放电次数可达千百次 。放电时电极反应式：负 极：Pb + SO42- -2e-PbSO4正 极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-PbSO4 + 2H2O总反应：Pb + PbO2 + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O充电时电极反应式与放电时电极反应式相反，所以可以把上述反应写成一个可逆反应式：Pb + PbO2 + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O放电充电燃料电池 一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。电池的电极本身不包含活性物质，只是一个

6、催化转化元件。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能。清洁、能量转换率高的特点。燃料电池燃料电池 氢氧燃料电池：一种高效低污染的新型电池。负 极：2H2 - 4e-4H+正 极：O2 + 4H+ + 4e-2H2O总反应：2H2 + O22H2O练习例1、氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是 根据此反应式判断，下列叙述中正确的是：A电池放电时，电池负极周围溶液的pH值不断增大B电池放电时，镍元素被氧化C电池充电时，氢元素被还原D电池放电时，H2是负极 12HNiO(OH

7、)2Ni(OH)2C镍氢（MH-Ni) 电池电池反应：H2 + 2NiOOH =2Ni(OH)2 负极： H2 + 2OH- - 2e- = 2H2O 正极： 2NiOOH + 2H2O + 2e-= 2Ni(OH)2 +2 OH-第二节第二节化学电源化学电源)。1下列有关普通锌锰电池的说法错误的是(A是一种二次电池B不能充电，所以不能重复使用C锌是其负极材料D普通锌锰电池的性能不如碱性锌锰电池A 2(双选)下列关于化学电池的说法中，正确的是()。A化学电池可以实现从化学能到电能的转化B二次电池可循环使用，所以是环保无污染的电池C燃料电池发生的是剧烈的燃烧反应D纽扣式锌银电池属于一次电池3化学

8、电池是将_变成_的装置，常见的有以下几类：(1)_电池：它的_消耗到一定程度就不能使用了。其电解质溶液制成胶状，不流动，因此又叫做_。AD 化学能 电能 一次 活性物质 干电池 (2)_电池：又称_或_。这类电池放电后再充电可使活性物质获得再生，故可多次重复使用。(3)_电池：是一种连续地将_和_的化学能直接转换成电能的化学电池。4化学电池的优点：(1)_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。二次 充电电池 蓄电池 燃料燃料氧化剂能量转换效率 5废弃电池中含有_和_等有害物质，随意丢弃会对生态环境和人体健

9、康产生很大危害。若把它当成一种_，加以_，既可减少污染，又可节约资源。6有下列常见的电池：普通锌锰电池；碱性锌锰电池；铅蓄电池；镍镉电池；甲醇燃料电池；氢氧燃料电池；纽扣电池。其中属于一次电池的有_(填序号，下同)，属于二次电池的有_，属于燃料电池的有_。重金属 酸碱 资源 回收利用 一、燃料电池1概念一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。2特点(1)电极本身不含活性物质，只是一个催化转化元件。(2)外部供给的燃料和氧化剂在电极上不断反应，生成物不断地被排除。(3)电池容量不受限制，可连续不断地提供电能。3燃料电池的组成燃料电池的基本组成包括燃料、氧化剂和电解质。(1)燃料

10、：主要是常温下为气体的燃料，如氢气、烃类、肼、甲醇、氨、煤气等。(2)氧化剂：纯氧或者空气。用空气时，实际起氧化剂作用的也是氧气。(3)电解质：燃料电池的电解质可以是酸、碱、盐或者金属氧化物。4氢氧燃料电池氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的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。该电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，可用酸性电解质(如稀 H2SO4)或者碱性电解质(如 KOH 溶液)。氢氧燃料电池构造如右图所示。电解质电极反应酸性(H2SO4)负极2H24e =4H正极O24H 4e=2H2O电池反应2H2O2=2H2O碱性(KOH)负极2H

11、24OH 4e =4H2O正极O22H2O4e =4OH电池反应2H2O2=2H2O氢氧燃料电池使用不同电解质时发生的电极反应归纳如下表：都为 O22H2O4e =4OH例 1可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以 NaCl溶液或 NaOH 溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()。A以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解质溶液时，正极反应B以 NaOH 溶液为电解质溶液时，负极产物是 Al(OH)3C以 NaOH 溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的 pH 保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极点拨：注意在碱性条件下，两性金属铝及其化合

12、物发生的反应及其生成物。答案：A例 2甲烷燃料电池的电解质溶液为 KOH 溶液，下列关于甲烷燃料电池的说法正确的是()。A负极发生的是甲烷的燃烧反应B正极附近溶液的 pH 降低C放电一段时间后，电解质溶液的碱性减弱D甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率低答案：C二、电极反应式的书写1书写要遵循的原则(1)原电池正、负电极上分别发生还原反应和氧化反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒。(2)弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的用离子符号表示。(3)正极产物、负极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。2书写步骤(1)首先判

13、断该电池所依据的化学反应，从而确定两个半反应即电极反应。(2)给出总反应式，写电极反应式。以 氢 氧 燃 料 电 池 为 例 ： 已 知 总 电 池 反 应 为 2H2 O2=2H2O，电解质溶液为 KOH 溶液。负极书写步骤为：列物质，标得失：根据总电池方程式列出总式两边化合价升高的有关物质，标出失去电子的数目：2H24e2H2O；选离子，配电荷：根据电解质溶液的酸碱性，用H或OH或其他离子配平，使反应式两边电荷总数相等。2H24OH4e2H2O；同理，正极电极反应式：O22H2O4e=4OH 。配个数，巧用水：利用 H2O 使两边元素守恒，即 2H24OH4e=4H2O。两式加，验总式：将

14、正、负两电极反应方程式相加，得到反应式：2H2O2=2H2O，与总反应式相符，写法正确。3书写充电电池、燃料电池电极反应式的注意事项(1)充电电池。在书写可充电池电极反应式时，关键是明确电池和电极。放电为原电池，充电为电解池。原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升高；原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，对应元素化合价降低。(2)燃料电池。电池的负极一定是可燃性物质，失电子发生氧化反应；电池的正极多为氧气或空气，得电子发生还原反应。性电解质溶液中，电极反应式中不能出现H ，在酸性电解质溶液中，电极反应式中不能出现OH 。电极材料一般不参加化学反应，只是一个催化转化元件。书写电极反应式时，要分清电解质溶液的酸碱性，在碱正、负两极的电极反应式在得失电子