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1、新课标人教版课件系列,高中化学 选修 4,第二节 化学电源,干电池,纽扣电池,锂电池,化学电源,常见的化学电池,一次电池 二次电池 燃料电池 高能电池,锌锰干电池,一次电池的活性物质（发生氧化还原的物质）消耗到一定程度，就不能使用了。电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。,一次电池有什么特点？,一、一次电池(又叫干电池),电极:,电解液：,电极方程式：,KOH,Zn为负极,MnO2为正极,负极：,正极：,常见的有：普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、锌银电池、锂电池等。,1、碱性锌锰干电池：,Zn+2OH-2e- = Zn(OH)2,2MnO+2HO+2e-=2MnO(OH)+2OH-,

2、Zn + 2MnO +2HO= Zn(OH)2+ 2MnO(OH),负极：,正极：,总反应：,1、碱性锌锰电池,负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+， 正极（石墨）: 2NH4+2MnO2 + 2e-=2NH3+Mn2O3+H2O 总反应： Zn+2NH4+2MnO2= Zn2+2NH3+Mn2O3+H2O,干电池（NH4Cl糊状物为电解质）,2、普通锌锰干电池,3、锌银电池：,锌银电池的负极是Zn,正极是Ag2O,电解质是KOH，,电极方程式：,负极：,正极：,Zn + 2OH- -2e- Zn(OH)2,Ag2O + H2O + 2e- 2Ag + 2OH-,总反应式: Zn + Ag2O

3、 + H2O 2Ag + Zn(OH)2,4、锂电池（非水有机溶剂电解液）,负极：2Li - 2e- = 2Li+， 正极：I2 + 2e- = 2I-， 总反应：2Li + I2 = 2LiI,跟其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。为什么？,与作负极材料的金属相比较，相同质量时锂提供电子数最多。,部分主流产品供电基本原理、性能和相对价格,铅蓄电池,二次电池特点： 又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电，使活性物质可以获得再生。这类电池可反复多次使用。,二、二次电池,电极：Pb为负极；PbO2为正极.,电解液:30%的H2SO4溶液,放电的电极反应式:

4、,负极(Pb)： Pb + SO42 -2e-PbSO4,正极(PbO2)：PbO2 + 4H+ +SO42- + 2e PbSO4 +2H2O,总电池反应:PbO2 + Pb +2H2SO42PbSO4+ 2H2O,1、铅蓄电池(二次电池),(1.251.28g/cm-3),2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4,PbSO4 + 2H2O - 2e - = PbO2 + 4H+ + SO42-,PbSO4 + 2e - = Pb + SO42-,阳极：,阴极：,总反应,充电,补：1. 铅蓄电池,蓄电池,镍氢（MH-Ni) 电池,电池反应：1/2H2 + NiOO

5、H = Ni(OH)2,负极： 1/2H2 + OH- - e- = H2O,正极： NiOOH + H2O + e-= Ni(OH)2 + OH-,负极： Pb + SO42- - 2e- = PbSO4,正极： PbO2 + 4H+ SO42- + 2e- =PbSO4 + 2H2O,电池反应：PbO2 + Pb +2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O,课堂练习:,2.铅蓄电池(原电池)的电极分别是PbO2和Pb,电解质溶液为稀硫酸溶液,工作时原电池的总反应是: PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O. 根据上述反应,判断: 1)原电池的负极是(填电极材料)_ 2)工

6、作时蓄电池负极反应式为_ 3)工作时蓄电池里电解质溶液的PH变化:_,电极: Pt制作的惰性电极,电解质溶液: KOH溶液,负极: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O,正极: O2 + 2H2O + 4e- 4OH-,总反应：2H2+ O22H2O,拓展创新,1、氢氧燃料电池,若为酸性介质，试写出电极反应式？,思考:,负极：2H2 - 4e- 4H+ 正极: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O,三、新型燃料电池(氢氧燃料电池/甲烷电池/ 煤气电池/海水-空气电池),燃料电池,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,2H2 - 4e- = 4H+,O

7、2 + 4H+ + 4e-= 2H2O,2H2 +4OH- 4e- = 4H2O,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,2、铝-空气-海水电池,.新型燃料电池(氢氧燃料电池/甲烷电池/ 煤气电池/铝-海水-空气电池),1991年，我国首创，用作海上标志灯。以海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。 负极：4A1-12e- 4A13+ 正极：3O2+6H2O+12e- 12OH- 电池总反应式为：4A1+3O2+6H2O4A1(OH)3 这种海水电池比“干电池”的能量高2050倍。,3、甲烷-氧燃料电池,该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极 上分别通甲烷和氧气: 负极

8、：CH4 + 10OH- - 8e- CO32- + 7H2O 正极：2O2 + 4H2O + 8e- 8OH- 电池总反应式为：CH4+2O2+2KOH K2CO3+3H2O,.新型燃料电池(氢氧燃料电池/甲烷电池/ 煤气电池/海水-空气电池),思考：甲醇燃料电池 （电解质为KOH）,燃料电池,结合氧原子,结合氧原子,结合氧原子,提供氧原子,提供氧原子,提供氧原子,固体燃料电池,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O,2H2 - 4e- +2O2= 2H2O,O2 + 4e-= 2O2,小结:,燃料电池的能量转化率很高，氢氧燃料电池 除能量转化率 高外还可持

9、续使用，不污染环境。 一般的可燃物均可与O2组成燃料电池，如H2、CO、CH4、乙醇等。 燃料电池一般以碱性介质作电解液，也可用酸性介质作电 解液，二者电极反应式是有区别的。如甲烷-氧燃料电池在酸性介质中的电极反应为： 负极：CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+ 正极：2O2 + 8H+ + 8e- 4H2O 总反应式为：CH4 + 2O2 CO2+2H2O,负极： Al+ 4OH3e- =Al O2 +2H2O 正极：2H2O + 2 e- = H2+ 2OH 总：2Al+ 2OH +2H2O =2Al O2 + 3H2,负极： Cu 2e- = Cu 2+ 正极： 2H+

10、+NO3 + e- = NO2 + H2O 总：Cu + 4H+ +2NO3=2NO2 + Cu 2+ + 2H2O,心脏起博器中用了这样一个原电池(示意图)：,已知人体血液的pH值在7.357.45之间。将心脏起博器，植入如图红色区域静脉血管内，请写出电极反应式并分析其工作原理。,放出电脉冲进行工作,Zn-负极，Pt-正极；人体体液作电解质，溶解氧做氧化剂。,负极反应：2Zn-4e+4OH-=2Zn(OH)2 正极反应：O2+4e+2H2O=4OH-,电池反应：2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2,化学电源,1、银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫化银，有人设计用原电池原理加以除去，

11、其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。 试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为 ； 正极发生的反应为 ； 反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为,Al -3e- = Al3,Ag2S+2e- = 2Ag+S2-,3Ag2S+2Al+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S,？思考,2.熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式： 负极反应

12、式：2CO+2CO32- = 4CO2+4e- 正极反应式： 总电池反应：,2CO2+O2+4e- = 2CO32-,2CO+O2 = 2CO2,3. 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： 1/2H2+NiO(OH) Ni(OH)2 据此反应判断，下列叙述中正确的是（ ） A. 电池放电时，负极周围溶液的pH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,CD,4. 有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法

13、正确的是 ( ) 每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole- 负极上CH4失去电子，电极反应式： CH4 + 10 OH- 8e- = CO32- + 7 H2O 正极上是O2获得电子，电极反应式为： O2 + 2 H2O + 4 e- = 4 OH- 电池放电后，溶液pH升高 A. B. C. D. ,A,5.“嫦娥一号”的成功发射，标志着我国航天技术已达到了一个新的领域。在航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+ ，则其正

14、极反应式为_ _。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为_ _。,O2+4e-+4H+=2H2O,2H2-4e-+4OH-=4H2O,思维拓展 以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液构成的原电池，人们普遍认为铝是负极。某研究性学习小组为探究该原电池究竟谁是负极，发生怎样的电极反应，进行了如下实验： 如图，剪取约8cm的镁条及大小相近的铝片，用砂纸去膜，使镁条与铝片分别与量程为500A的教学演示电表的“”、“”端相连接，迅速将两电极插入盛有1mol/L NaOH溶液的烧杯中。,开始，电表指针向右偏移约500A，铝片表面有许多气泡，很快电流逐渐减小至0；随后，指针向左偏移，且电流逐渐增大至约400A，此时，铝片表面气泡有所减少，但镁条表面只有 极少量的气泡产生。根据以上实验现象，回答下列问题：,(1)开始阶段，原电池的正极是