第二课时 发展中的化学电源.ppt

1、第二节 化学能与电能,学习目标,1.练习上节课有关原电池的内容并会写原电池反应 2.了解常见的化学电源的种类及其工作原理，知道他们在生产，生活中的实际应用,原电池的构成条件,能自发的发生氧化还原反应,两种活泼性不同的金属,金属和非金属导体(石墨),电解质溶液或熔融电解质,闭合回路:电极用导线相连或直接接触,两个电极,（氧化反应）,（还原反应）,Zn片： Zn 2e- = Zn2+,Cu片：2H+2e- = H2 ,（铜片在这里起传导电子的作用）,电极反应式：,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,电极反应总式：,2.ZnCuH2SO4原电池的工作原理：,电荷流向电流流向：,外电路：电子由负极流向

2、正极， 电流由正极流向负极 内电路：阴离子移向负极， 阳离 子移向正极， 电流由负极流向 正极,把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用 导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为 负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时， c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气 泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为： ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a,B,原电池正、负极的判断方法,特别提醒：,在判断原电池正、负极时，不要只根据金属活泼性的相对强弱，有时还和电解质溶液有关，如Mg与Al和NaOH溶液构成的原电池中，由于Mg不与NaOH溶

3、液反应，虽金属性MgAl，但在该条件下却是Al作负极。因此要根据具体情况来判断正、负极。,结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+设计成一个原电池。,1、电解液： 硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液 2、电极材料： 负极：铁， 正极：铜、石墨或比铁不活泼的其他金属,1、电解液： 。 2、电极材料： 正极 ，负极 。 3、电极反应式 ： 负极: . 正极: .,Fe 2e - = Fe 2+ Cu2+ +2e - = Cu,请在图上标出电子的流动方向和电流方向, 并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.,H2SO4 (aq),CuSO4 (aq),负极

4、( ): . 正极( ): . 总反应式: .,负极( ): . 正极( ): . 总反应式: .,Ag,Fe,Zn Zn2e - = Zn2+ Cu Cu2+ +2e - = Cu Zn+Cu2+ = Zn2 + Cu,Fe Fe2e - = Fe 2+ Ag 2H+2e - = H2 Fe+2H+ = Fe 2+ +H2,如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是( ),A. 铁圈和银圈左右摇摆不定； B. 保持平衡状态； C. 铁圈向下倾斜； D. 银圈向下倾斜；,D,加快反应速率,(1)原理：在原

5、电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的粒子运动时相互间的干扰小，使化学反应加快。 (2)应用：实验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时，通常滴入几滴CuSO4溶液。原因是Zn与置换出的Cu构成原电池，加快了反应的进行。,二、发展中的化学电源,发展中的化学电源,化学电池,一次性电池：如干电池,二次电池（可充电电池）：铅蓄电池等,燃料电池：氢氧燃料电池,1.干电池,干电池锌锰电池,负极 Zn 2e- =Zn2+ 正极：碳棒,电解质溶液：NH4Cl、淀粉糊,碱性干电池：将普通干电池中的NH4Cl换成KOH,总反应Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+Mn2O3,负极 Zn 2e- =Z

6、n2+ 正极：,2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH-,2.充电电池,(1)铅蓄电池,铅蓄电池的反应原理,负极： Pb - 2e- +SO42- = PbSO4,正极： PbO2+4H+ SO42- +2e-= PbSO4+2H2O 总反应： PbO2 PbH2SO4= 2PbSO4+2H2O,放电,充电,镍镉充电电池,密封、体积小、寿命长。镉（Cd）作负极，NiO（OH）作正极。以KOH作电解质。但镉有毒。,锂离子充电电池,优点：质量轻、容量大、放电时间长。锂电池是一种高能电池，锂作为负极，技术含量高，有质量轻、体积小、电压高、工作效率高和寿命长等优点。常用于电脑笔记本、手机、照相

7、机、心脏起博器、火箭、导弹等的动力电源。,3. 燃料电池,燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池,氢氧燃料电池反应:,负极（Pt）：2H2 4e- +4OH 4H2O,正极（Pt）: O2 +4e- +2H2O 4OH,(1)KOH作导电液,(2)H2SO4作导电液,负极（Pt）：2H2 4e- 4H+,正极（Pt）: O2 + 4e- + 4H+ 2H2O,总反应: 2H2+ O2 2H2O,使用燃料电池的汽车,使用燃料电池的汽车,3、银锌电池广泛用作电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为： 在此电池放电时，负极上

8、发生反应的物质是（ ） A、Ag B、Zn（OH）2 C、Ag2O D、Zn,2Ag+Zn（OH）2 Ag2O +Zn+H2O,D,（）a极是（）极，电极反应式是（）,（）b极是（）极，电极反应式是（ ）,美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源，其结构如右图所示。两个电极均由多孔碳制成，通入的气体在 空隙中逸出, 并在电 极表面放电。,负,2-e- + 4OH- = 4H2O,正,O2 + 2H2O +e- = 4OH-,回答：,(燃料电池)宇宙飞船上的氢氧燃料电池，其电池反应为：2H2O22H2O，试写出电解质溶液为盐酸时的电极反应式，并指出各电极和电解质溶液的PH值的变化，若电解质溶液为KOH时又如何？,1、电解质为盐酸时： 负极：2H24e- 4H PH值变小 正极：O24H4e-2H2O PH值变大 溶液被稀释，PH值变大 2、电解质为KOH时： 负极：2H24e-4OH4H2O PH值变小 正极：O22H2O4e-4OH PH值变大 溶液被稀释，PH值变小,CH4 +1