鲁科版化学选修四1.3.2《化学电源》课件041

1、1第第2 2课时课时 化学电源化学电源21.1.了解常见化学电源的种类及其工作原理；了解常见化学电源的种类及其工作原理；2.2.通过学习几种重要的化学电源，了解原电池在实际生活通过学习几种重要的化学电源，了解原电池在实际生活中的应用。中的应用。3锂锂电电池池干干电电池池叠叠层层电电池池钮钮扣扣电电池池化学电源是能够实际应用的原电池化学电源是能够实际应用的原电池4化学化学电源电源一次电池一次电池二次电池二次电池燃料电池燃料电池碱性锌锰电池碱性锌锰电池铅蓄电池铅蓄电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池锂离子电池锂离子电池银锌蓄电池银锌蓄电池普通普通锌锰锌锰干电池干电池锌银钮扣电池锌银钮扣电池( (干电池干电

2、池) )( (蓄电池或蓄电池或可充电电池可充电电池) )了解化学电源的分类了解化学电源的分类51.1.普通锌锰电池普通锌锰电池一、干电池一、干电池用锌制桶形外壳作负极，用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充在石墨周围填充NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和淀粉作电和淀粉作电解质溶液，还填充解质溶液，还填充MnOMnO2 2的黑色粉末吸收正的黑色粉末吸收正极放出的极放出的H H2 2，防止产生极化现象。，防止产生极化现象。6负极：负极：正极：正极：Zn -2eZn -2e- - = Zn= Zn2+2+2NH2NH4

3、4+ +2e+2e- - = 2NH = 2NH3 3+H+H2 2（1 1）酸性锌锰电池）酸性锌锰电池请写出各电极的电极反应：请写出各电极的电极反应：7（2 2）碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵作电解质，）碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵作电解质，其电极反应为：其电极反应为：负极：负极：Zn+2OHZn+2OH- -2e-2e- -=ZnO+H=ZnO+H2 2O O正极：正极：MnOMnO2 2+2H+2H2 2O+2eO+2e- -=Mn(OH)=Mn(OH)2 2+2OH+2OH- -电池反应为：电池反应为：Zn+MnOZn+MnO2 2+H+H2 2O=ZnO+Mn(OH)O=Z

4、nO+Mn(OH)2 20 0+4+4+2+2+2+28铅蓄电池铅蓄电池（1 1）正负极材料）正负极材料正极：正极：PbOPbO2 2负极：负极：PbPb（2 2）工作机制）工作机制电解质：电解质：H H2 2SOSO4 4溶液溶液2.2.二次电池二次电池2PbSO2PbSO4 4(s)+2H(s)+2H2 2O(l) Pb(s)+PbOO(l) Pb(s)+PbO2 2(s)+2H(s)+2H2 2SOSO4 4(aq)(aq)既能放电又能充电既能放电又能充电充电充电放电放电9放电过程总反应：放电过程总反应：Pb(s)+PbOPb(s)+PbO2 2(s)+2H(s)+2H2 2SOSO4

5、4(aq)=2PbSO(aq)=2PbSO4 4(s)+2H(s)+2H2 2O(l) O(l) Pb(s)+SOPb(s)+SO4 42-2-(aq)-2e(aq)-2e- -=PbSO=PbSO4 4(s)(s)正极：正极：PbOPbO2 2(s)+4H(s)+4H+ +(aq)+SO(aq)+SO4 42-2-(aq)+2e(aq)+2e- -=PbSO=PbSO4 4(s)+2H(s)+2H2 2O(l) O(l) 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应负极：负极：放电过程放电过程给铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程。给铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程。10充电过程充电过程PbS

6、OPbSO4 4(s)+2e(s)+2e- -=Pb(s)+SO=Pb(s)+SO4 42-2-(aq)(aq) 还原反应还原反应阴极：阴极：阳极：阳极：PbSOPbSO4 4(s)+2H(s)+2H2 2O(l)-2eO(l)-2e- -=PbO=PbO2 2(s)+4H(s)+4H+ +(aq)+SO(aq)+SO4 42-2-(aq) (aq) 氧化反应氧化反应接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极充电过程总反应：充电过程总反应：2PbSO2PbSO4 4(s)+2H(s)+2H2 2O(l)= Pb(s)+PbOO(l)= Pb(s)+PbO2 2(s)+2H(s)+2H2 2SOS

7、O4 4(aq)(aq)11（1 1）铅蓄电池的负极材料是）铅蓄电池的负极材料是 。 （2 2）放电时）放电时PbOPbO2 2电极上发生电极上发生 反应反应, Pb, Pb电极上发生电极上发生 反应（填反应（填“氧化氧化”或或“还原还原”）。）。（3 3）充电时，电池反应为）充电时，电池反应为: : _。 PbPb还原还原氧化氧化2PbSO2PbSO4 4+2H+2H2 2O=PbOO=PbO2 2+Pb+2H+Pb+2H2 2SOSO4 4123.3.新型燃料电池新型燃料电池利用氢气、天然气等燃料与氧气利用氢气、天然气等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出或空气进行电化学反应时释放出来的

8、化学能直接转化成电能的一来的化学能直接转化成电能的一类原电池。类原电池。用途：宇宙飞船，应用前景广阔。用途：宇宙飞船，应用前景广阔。13燃料电池燃料电池不是不是把还原剂、把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排将电极反应产物不断排出电池。出电池。优点：能量转化率高，可持续使用，优点：能量转化率高，可持续使用，对环境友好。对环境友好。14负极负极:2H:2H2 24e4e- -=4H=4H+ +正极正极:O:O2 2+4e+4e- -4H4H+ +=2H=2H2 2O O 总反应方程

9、式：总反应方程式： 2H2H2 2O O2 2=2H=2H2 2O O（1 1）酸性氢氧燃料电池）酸性氢氧燃料电池15（2 2）碱性氢氧燃料电池）碱性氢氧燃料电池电池总反应：电池总反应：2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O负极负极: : 2H 2H2 2+4OH+4OH- -4e4e- -=4H=4H2 2O O正极正极: : O O2 2+ 2H+ 2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -161.1.现有现有H H2 2、O O2 2构成的燃料电池，构成的燃料电池，KOHKOH作电解质溶液，则负作电解质溶液，则负极应通入极应通入 气气, ,正极通入正极通入 气，

10、电极反应为气，电极反应为: : 、 。2.2.如把如把KOHKOH改为改为H H2 2SOSO4 4作电解质，则电极反应为：作电解质，则电极反应为： 、_。氢氢 负极：负极：2H2H2 2-4e-4e- -+4OH+4OH-=4H=4H2 2O O正极：正极：O O2 2 +4e+4e- -+2H+2H2 2O=4OHO=4OH- -负极负极: 2H: 2H2 2 -4e-4e- - = 4H= 4H+ +正极正极: O: O2 2+4e+4e- -+4H+4H+ +=2H=2H2 2O O电极反应需考虑电解质溶液的参与。电极反应需考虑电解质溶液的参与。氧氧17酸性和碱性氢氧燃料电池中，反应进

11、行一段时间后电解质酸性和碱性氢氧燃料电池中，反应进行一段时间后电解质溶液的溶液的pHpH分别如何变化？分别如何变化？碱性氢氧燃料电池中碱性氢氧燃料电池中pHpH变小，变小，酸性氢氧燃料电池中酸性氢氧燃料电池中pHpH变大。变大。18燃料电池、充电电池的一般解题思路：燃料电池、充电电池的一般解题思路：已知电池反应，根据化合价升降，确定正负极反应的物质；已知电池反应，根据化合价升降，确定正负极反应的物质；注意电解质溶液可能参与电极反应，判断电极反应式的对注意电解质溶液可能参与电极反应，判断电极反应式的对错或电解质溶液错或电解质溶液pHpH的变化。的变化。19书写电极反应式的方法：书写电极反应式的方

12、法：1 1将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应。将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应。总反应减去一电极反应式即得到另一电极反应式；总反应减去一电极反应式即得到另一电极反应式；2 2负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物与溶液的酸碱性有关（如与溶液的酸碱性有关（如4 4价的价的C C在酸性溶液中以在酸性溶液中以COCO2 2形形式存在，在碱性溶液中则以式存在，在碱性溶液中则以COCO3 32 2形式存在）。形式存在）。20固体燃料电池固体燃料电池介质介质电池反应：电池反应：2H2H2 2 +O+O2 2 = 2H= 2H2 2

13、O O 负负极极正正极极负负极极 正正极极2H2H2 2-4e-4e- -+2O+2O2 2=2H=2H2 2O O O O2 2+4e+4e- -=2O=2O2 2 2H2H2 2-4e-4e- -=4H=4H+ + O O2 2+4H+4H+ +4e+4e- -=2H=2H2 2O O 21将铂丝插入将铂丝插入KOHKOH溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作甲烷燃料电池。根据对两极上反应的实质判燃烧，所以称作甲烷燃料电池。根据对两极上

14、反应的实质判断，通入甲烷的一极为断，通入甲烷的一极为 ，这一极的电极反应为，这一极的电极反应为 ；通入氧气的一极为；通入氧气的一极为_，电极反应为电极反应为 ，总反应为总反应为 。负极负极CHCH4 4-8e-8e- -+10OH+10OH- - =CO=CO3 32-2-+7H+7H2 2O O正极正极O O2 2+4e+4e- -+2H+2H2 2O=4OHO=4OH- -CHCH4 4+2O+2O2 2+2KOH=K+2KOH=K2 2COCO3 3+3H+3H2 2O O221.1.碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池 电池反应：电池反应：Zn+MnOZn+MnO2 2+H+H2 2O=ZnO

15、+Mn(OH)O=ZnO+Mn(OH)2 2正极：正极：MnOMnO2 2+2H+2H2 2O+2eO+2e- -=Mn(OH)=Mn(OH)2 2+2OH+2OH- -负极：负极：Zn+2OHZn+2OH- -2e-2e- -=ZnO+H=ZnO+H2 2O O0 0+4+4+2+2+2+223正极：正极：阴极：阴极：阳极：阳极：-铅蓄电池：铅蓄电池：Pb + PbOPb + PbO2 2 + 2H + 2H2 2SOSO4 4 2PbSO 2PbSO4 4 + 2 + 2H H2 2O O充电充电放电放电负极：负极：放电：放电：充电：充电：Pb Pb - 2e- 2e- - + SO +

16、SO4 42- 2- =PbSO=PbSO4 4PbOPbO2 2 +2e+2e- - +SO +SO4 42- 2- + 4H+ 4H+ + =PbSO=PbSO4 4 +2 +2H H2 2O OPbSOPbSO4 4 + 2e+ 2e- - = = Pb + SOPb + SO4 42-2-PbSOPbSO4 4 -2e -2e- - +2+2H H2 2O O = = PbOPbO2 2 +SO +SO4 42- 2- + 4H+ 4H+ + 0 +4 +20 +4 +22.2.可充电电池（二次电池）可充电电池（二次电池）24在酸性或中性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：在酸性或中性条

17、件下，氢氧燃料电池中的电极反应：负极：负极：2H2H2 2-4e-4e- - =4H=4H+ +正极：正极：O O2 2+4H+4H+ +4e+4e- -=2H=2H2 2O O3.3.氢氧燃料电池氢氧燃料电池 电池总反应：电池总反应：2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O在碱性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：在碱性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：负极：负极：2H2H2 2+4OH+4OH- -4e-4e- - =4H=4H2 2O O正极：正极：O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- - =4OH=4OH- -251.1.某种锂电池的总反应为某种锂电池的总反应为L

18、i + MnOLi + MnO2 2 =LiMnO=LiMnO2 2, ,下列说下列说法正确的是（法正确的是（ ）A. LiA. Li是正极，电极反应为是正极，电极反应为 Li -eLi -e- - =LiLi+ +B. LiB. Li是负极，电极反应为是负极，电极反应为 Li - eLi - e- - = Li= Li+ + C. LiC. Li是负极，电极反应为是负极，电极反应为 MnOMnO2 2 + e+ e- - = MnO= MnO2 2D. LiD. Li是负极，电极反应为是负极，电极反应为 Li -2eLi -2e- -= Li= Li2+2+B B+3+3262.2.锌锰干电

19、池在放电时电池总反应方程式可以表示为：锌锰干电池在放电时电池总反应方程式可以表示为：Zn+2MnOZn+2MnO2 2+2NH+2NH4 4+ +=Zn=Zn2+2+Mn+Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O 在此电池放电时，正极（碳棒）上发生反应的物质是在此电池放电时，正极（碳棒）上发生反应的物质是 （ ） A AMnOMnO2 2和和NHNH4 4+ + B BZnZn2+2+和和NHNH4 4+ + C CZn DZn D碳棒碳棒 A A273.3.如图为一种钮扣微型电池，其电极分别为如图为一种钮扣微型电池，其电极分别为AgAg2 2O O和和ZnZn，电解，

20、电解质溶液是质溶液是KOHKOH溶液，俗称银锌电池，该电池的总反应式为：溶液，俗称银锌电池，该电池的总反应式为：Zn +AgZn +Ag2 2O=ZnO+2AgO=ZnO+2Ag。根据以上提供的资料，判断下列说。根据以上提供的资料，判断下列说法正确的是（法正确的是（ ） A A锌为正极，锌为正极，AgAg2 2O O为负极为负极 B B放电时正极附近溶液的放电时正极附近溶液的pHpH升高升高 C C放电时负极附近溶液的放电时负极附近溶液的pHpH升高升高 D D溶液中阴离子向正极方向移动，阳离子向负极方向移动溶液中阴离子向正极方向移动，阳离子向负极方向移动 B B284.4.随着生活水平的不断

21、提高，废电池必须集中处理的问随着生活水平的不断提高，废电池必须集中处理的问题被提到议事日程上来，首要原因是（题被提到议事日程上来，首要原因是（ ）A.A.利用电池外壳的金属材料利用电池外壳的金属材料 B.B.回收其中的石墨电极回收其中的石墨电极C.C.不使电池中渗出的电解液腐蚀其他物品不使电池中渗出的电解液腐蚀其他物品D.D.防止电池中的汞、镉、铅等重金属离子污染水或土壤防止电池中的汞、镉、铅等重金属离子污染水或土壤D D295.5.（双选）下图为氢氧燃料电池工作原理示意图，按此图（双选）下图为氢氧燃料电池工作原理示意图，按此图提示，下列叙述不正确的是提示，下列叙述不正确的是( )( )A.bA.b电极的电极反应为：电极的电极反应为：4OH4OH-4e-4e- -=2H=2H2 2O+OO+O2 2B.aB.a电极是负极电极是负极C.C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D.D.氢氧燃料电池是一种只能将氧化剂和燃料全部储藏在电氢氧燃料电池是一种只能将氧化剂和燃料全部储藏在电池内的发电装置池内的发电装置A A、D D 氢气氢气入口入口氧