《4-2 化学电源》 课件2.ppt

1、电化学基础,第二节化学电源,现在，各种各样的电池特别多，像手电筒上用的干电池，手机上用的锂电池，汽车上用的蓄电池，还有新型环保公交车上的燃料电池等，种类繁多。你知道化学电池是怎样分类的吗？,电源是能够实际应用的原电池。作为化学电源的电池有一次电池、可充电电池和燃料电池等。一次电池只能放电不能充电，使用后即弃去，因此可能造成环境污染。可充电电池也称为二次电池，可以反复充电和放电，是电池发展的一个重要方向。,新知导学,原电池,化学能,电能,一次,二次,燃料,3化学电池的优点(1)化学电池的_较高，供能稳定可靠。 (2)可以制成各种_不同_和_的电池及电池组。 (3)使用方便，易于维护。 4判断电池

2、优劣的主要标准 (1)比能量：即单位质量或单位体积所能_的多少，单位(Wh)/kg或(Wh)/L。 (2)比功率：即单位质量或单位体积所能_的大小，单位W/kg或W/L。 (3)电池的_的长短。,能量转换效率,形状和大小,容量,电压,输出电能,输出功率,可储存时间,5碱性锌锰电池 碱性锌锰电池的负极是_，正极是_，电解质是_，其电极反应为： 负极：_； 正极：_； 总反应方程式为：_ _。 特点：比_电池性能好，_和_均有提高，可适用于_和_。,锌片,MnO2,KOH,普通锌锰,比能量,可储存时间,大电流,连续放电,电压稳定,使用方便,安全可靠,价格低廉,比能量低,笨重,废弃电池，污染环境,7

3、氢氧燃料电池 氢氧燃料电池以_为燃料，_为氧化剂，铂作电极，当用KOH溶液为电解液，电极反应、电池反应分别为： 负极：_； 正极：_； 总反应式：_。 8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。,H2,O2,2H24e4OH=4H2O,O24e2H2O=4OH,2H2O2=2H2O,回收,破坏,资源,自主探究,1回收废旧电池的意义是什么？ 提示：废旧电池中含有汞、镉、铬、铅等大量毒性很强的重金属，随处丢弃会给土壤、水源等环境造成严重的污染，并通过食物链给人体健康造成威胁和危害。另一方面，如果能回收再利用这些废旧电池，不仅可以减少对我们生存环境的破坏，

4、而且也是对资源的节约。,2二次电池充电、放电时两极发生的反应相同吗？ 提示：不相同。电池放电时，负极发生氧化反应，充电时，作阴极发生还原反应；放电时，正极发生还原反应，充电时，作阳极发生氧化反应。 3化学电源电极反应遵循最基本的规律是什么？ 提示：无论什么电池，电极反应规律都是负极失电子被氧化，正极得电子被还原；两极间得失电子守恒。,4(1)二次电池的充电过程和放电过程有何本质区别？ (2)蓄电池经过多次充电和放电使用后，需要给蓄电池补充硫酸吗？ 提示：(1)从能量转换角度考虑。充电过程是电能转化成化学能，放电过程是化学能转化成电能。 (2)蓄电池在充电和放电过程中发热，电解质溶液中的水分会不

5、断损失，使硫酸浓度增大，需要补充蒸馏水。,化学电池电极反应式的书写,教材点拨,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： 电解质溶液呈碱性或中性：O22H2O4e=4OH 电解质溶液呈酸性：O24H4e=2H2O 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。 各类电极反应式的一般书写步骤为：列出物质，标电子的得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式。,如以2H2O2=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： 负极反应式的书写； 根据总反应方程式列出总式两边化合价升高的有关物质为H2，转移电

6、子数为4e：2H24e=4H。 根据电解质溶液的酸碱性，用H或OH或其他离子配平，使两边电荷总数相等。2H24e4OH=4H2O,注意：电子带负电荷；在碱性溶液中，电极反应式不出现H； 利用H2O使两边的元素守恒，即得：2H24e4OH=4H2O。 同理，正极反应式的书写如下： O24e=2O2；O24e2H2O=4OH，注意在碱性溶液中提供H使O2变为OH的是水，要写成化学式的形式。 将正负极反应式相加，若得到总反应式，说明写法正确。,(3)可充电电池电极反应式的书写 可充电电池放电时为原电池，充电时为电解池。 原电池的负极发生氧化反应，充电时为阴极，发生还原反应，故放电时的负极反应式与充电

7、时的阴极反应式相反。 原电池的正极发生还原反应，充电时为阳极，发生氧化反应，故放电时的正极反应式与充电时的阳极反应式相反。,提示：解答书写有关电极反应式的题目时，应先写出总化学方程式，再找出电解质溶液的成分，最后分别写出正极反应式和负极反应式，从而做出合理的判断。 书写燃料电池电极反应式时，不仅要看正、负极上氧化剂、还原剂得失电子后生成的产物，还要看生成的产物是否与电解质溶液反应。 正负极电极反应式相加可得原电池反应的化学方程式，但前提是两电极反应式中得失电子数相等。 若电解质为弱电解质，在叠加电极反应式时应把离子改写为相应的弱电解质分子。,典例透析,KOH作电解质，其反应为：2H2O2=2H

8、2O，则负极通入的是_，电极反应式为：_；正极通入的是_，电极反应式为：_。 (2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质，则电极反应式为：负极_，正极_。 (3)如把H2改为CH4，KOH作导电物质，则电极反应式为：负极_，正极_。,【点评】燃料电池电极反应式书写应注意的问题 (1)电池的负极一定是可燃性气体，失去电子发生氧化反应。电池的正极一定是助燃性气体，得到电子发生还原反应。 (2)写电极反应式时，一定要注意电解质是什么，其中阴、阳离子要和电极反应式中出现的离子相对应，在碱性电解质中，电极反应式中不能出现H；在酸性电解质中，电极反应式中不能出现OH。 (3)正、负两极的电极反应式在得失电子

9、相等时相加，所得电池反应必是燃料燃烧反应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应式。,1(2014沈阳市调研)某种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题： (1)这种电极放电时发生的化学反应方程式是_ _。 (2)此电极的正极发生的电极反应式是_；负极发生的电极反应式是_。,变式训练,(3)电解液中的H向_极移动；向外电路释放电子的电极是_。 (4)比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池能量转化效率高，其次是_。,常见的化学电源,教材点拨,提示：燃料电池的电极材料比较特殊(电极

10、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。,典例透析,A锌为负极，Ag2O为正极 B放电时正极附近溶液的pH升高 C放电时负极附近溶液的pH升高 D溶液中阴离子向正极方向移动，阳离子向负极方向移动,【解析】由氧化还原反应可看出Zn的化合价由02，失电子，因此Zn为负极；Ag2O中的Ag的化合价由10，得电子，因此Ag2O为正极。负极Zn2e=Zn2，Zn2与OH结合生成Zn(OH)2，其电极总反应为Zn2e2OH=Zn(OH)2，使负极区pH降低；而正

11、极Ag2O2e=2AgO2，在KOH溶液中O2会与H2O结合生成OH，其电极总反应为Ag2O2eH2O=2Ag2OH，正极区溶液pH升高。原电池中，阴离子移向负极，阳离子移向正极，故A、B两项正确。 【答案】AB,2(2015西安交大附中高二检测)生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是,变式训练,1下列有关锌锰干电池的说法中正确的是() A锌外壳是负极，石墨碳棒是正极材料 B在外电路中电子从碳棒流向锌外壳 C电流从锌流到碳棒上 D在电池内部阳离子从碳棒向锌片移动 解析：在锌锰干电池中，锌外壳是负极，石墨碳棒是正极，在外电路中

12、电子从锌外壳流向碳棒，电流的方向与电子的流向相反，电池内部，阳离子向正极碳棒移动，故A正确，B、C、D错误。 答案：A,A负极，并被氧化 B负极，并被还原 C正极，并被氧化 D正极，并被还原 解析：负极为失电子的活泼金属，发生氧化反应。 答案：A,解析：负极失去电子发生氧化反应，在酸性条件下，氢气失去电子生成H，C正确。 答案：C,(3)开始放电时，正极附近溶液pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。 解析：以KOH溶液为电解质，正极反应为O22H2O4e=4OH，故消耗标准状况下的5.6 L O2(即0.25 mol)时，有0.25 mol41 mol电子发生转移，因正极生成OH，故溶液的pH增大。 答案：(1)O22H2O4e=4OH (2)1 (3)增大,氢氧燃料电池中的电极反应 氢氧燃料电池的负极上发生的是氢气被氧化为H的反应，如果该反应是在碱性条件下进行的，生成的H瞬即与溶液中大量存在的OH结合生成水。因此，实际发生的电极反应为： H22OH2H2O2e 如果在酸性条件或中性条件下，电极反应为： H22H2e,类似地，在氢氧燃料电池的正极，氧气中氧元素被还原为2价。通常情况下，2价的氧原子在水溶液中不能独立存在，它只能存在于含氧化