高中化學(xué) 第4章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第2節(jié) 化學(xué)電源課件 新人教版選修4.ppt

成才之路 化學(xué),路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修,電化學(xué)基礎(chǔ),第四章,第二節(jié) 化學(xué)電源,第四章,現(xiàn)在，各種各樣的電池特別多，像手電筒上用的干電池，手機(jī)上用的鋰電池，汽車上用的蓄電池，還有新型環(huán)保公交車上的燃料電池等，種類繁多。你知道化學(xué)電池是怎樣分類的嗎？,電源是能夠?qū)嶋H應(yīng)用的原電池。作為化學(xué)電源的電池有一次電池、可充電電池和燃料電池等。一次電池只能放電不能充電，使用后即棄去，因此可能造成環(huán)境污染。可充電電池也稱為二次電池，可以反復(fù)充電和放電，是電池發(fā)展的一個重要方向。,新知導(dǎo)學(xué),原電池,化學(xué)能,電能,一次 二次 燃料,能量轉(zhuǎn)換效率,形狀和大小,容量,電壓,輸出電能,輸出功率,可儲存時間,鋅片,MnO2,KOH,Zn2e2OH=Zn(OH)2,2MnO22e2H2O=2MnOOH2OH,Zn2MnO22H2O= 2MnOOHZn(OH)2,普通鋅錳,比能量,可儲存時間,大電流,連續(xù)放電,電壓穩(wěn)定,使用方便,安全可靠,價格低廉,比能量低,笨重,廢棄電池，污染環(huán)境,H2,O2,2H24e4OH=4H2O,O24e2H2O=4OH,2H2O2=2H2O,回收,破壞,資源,1回收廢舊電池的意義是什么？ 提示：廢舊電池中含有汞、鎘、鉻、鉛等大量毒性很強(qiáng)的重金屬，隨處丟棄會給土壤、水源等環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，并通過食物鏈給人體健康造成威脅和危害。另一方面，如果能回收再利用這些廢舊電池，不僅可以減少對我們生存環(huán)境的破壞，而且也是對資源的節(jié)約。,自主探究,2二次電池充電、放電時兩極發(fā)生的反應(yīng)相同嗎？ 提示：不相同。電池放電時，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，充電時，作陰極發(fā)生還原反應(yīng)；放電時，正極發(fā)生還原反應(yīng)，充電時，作陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。 3化學(xué)電源電極反應(yīng)遵循最基本的規(guī)律是什么？ 提示：無論什么電池，電極反應(yīng)規(guī)律都是負(fù)極失電子被氧化，正極得電子被還原；兩極間得失電子守恒。,4(1)二次電池的充電過程和放電過程有何本質(zhì)區(qū)別？ (2)蓄電池經(jīng)過多次充電和放電使用后，需要給蓄電池補(bǔ)充硫酸嗎？ 提示：(1)從能量轉(zhuǎn)換角度考慮。充電過程是電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，放電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。 (2)蓄電池在充電和放電過程中發(fā)熱，電解質(zhì)溶液中的水分會不斷損失，使硫酸濃度增大，需要補(bǔ)充蒸餾水。,1書寫要遵循的原則 原電池兩電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)，因此，電極反應(yīng)式的書寫要遵循質(zhì)量守恒、電子守恒及電荷守恒。 弱電解質(zhì)、氣體和難溶物均寫化學(xué)式，其余的以離子符號表示。 正極反應(yīng)、負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物根據(jù)題意或化學(xué)方程式確定，也要注意電解質(zhì)溶液的成分對電極產(chǎn)物的影響。,化學(xué)電池電極反應(yīng)式的書寫,教材點撥,(1)美國“阿波羅”宇宙飛船中使用的氫氧燃料電池，其構(gòu)造如下圖所示：,典例透析,KOH作電解質(zhì)，其反應(yīng)為：2H2O2=2H2O，則負(fù)極通入的是_，電極反應(yīng)式為：_；正極通入的是_，電極反應(yīng)式為：_。 (2)如把KOH改為稀H2SO4作電解質(zhì)，則電極反應(yīng)式為：負(fù)極_，正極_。 (3)如把H2改為CH4，KOH作導(dǎo)電物質(zhì)，則電極反應(yīng)式為：負(fù)極_，正極_。,1某種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣?；卮鹣铝袉栴}： (1)這種電極放電時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是_。 (2)此電極的正極發(fā)生的電極反應(yīng)式是_ _；負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式是_ _。,變式訓(xùn)練,(3)電解液中的H向_極移動；向外電路釋放電子的電極是_。 (4)比起直接燃燒燃料產(chǎn)生電力，使用燃料電池有許多優(yōu)點，其中主要有兩點：首先是燃料電池能量轉(zhuǎn)化效率高，其次是_。,解析：甲醇燃料電池實質(zhì)就是利用CH3OH燃料在氧氣中反應(yīng)來提供電能。CH3OH作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2CH3OH2H2O12e=2CO212H；氧氣作正極反應(yīng)為：3O212H12e=6H2O，兩反應(yīng)相加得總反應(yīng)式。在電池中，負(fù)極釋放電子傳到正極上，故H向正極移動。甲醇反應(yīng)產(chǎn)物為CO2和H2O，對環(huán)境無污染。 答案：(1)2CH3OH3O2=2CO24H2O (2)3O212H12e=6H2O 2CH3OH2H2O12e=2CO212H (3)正 負(fù)極 (4)產(chǎn)物對環(huán)境無污染,1各種化學(xué)電源特點的比較,常見的化學(xué)電源,教材點撥,(2015南京師大附中檢測)(雙選)一種紐扣微型電池，其電極分別為Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液是KOH溶液，俗稱鋅銀電池，該電池的總反應(yīng)為ZnAg2O=ZnO2Ag。根據(jù)以上提供的資料，判斷下列說法正確的是( ) A鋅為負(fù)極，Ag2O為正極 B放電時正極附近溶液的pH升高 C放電時負(fù)極附近溶液的pH升高 D溶液中陰離子向正極方向移動，陽離子向負(fù)極方向移動,典例透析,【解析】 由氧化還原反應(yīng)可看出Zn的化合價由02，失電子，因此Zn為負(fù)極；Ag2O中的Ag的化合價由10，得電子，因此Ag2O為正極。負(fù)極Zn2e=Zn2，Zn2與OH結(jié)合生成Zn(OH)2，其電極總反應(yīng)為Zn2e2OH=Zn(OH)2，使負(fù)極區(qū)pH降低；而正極Ag2O2e=2AgO2，在KOH溶液中O2會與H2O結(jié)合生成OH，其電極總反應(yīng)為Ag2O2eH2O=2Ag2OH，正極區(qū)溶液pH升高。原電池中，陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極，故A、B兩項正確。 【答案】 AB,變式訓(xùn)練,答案：A,1下列有關(guān)鋅錳干電池的說法中正確的是( ) A鋅外殼是負(fù)極，石墨碳棒是正極材料 B在外電路中電子從碳棒流向鋅外殼 C電流從鋅流到碳棒上 D在電池內(nèi)部陽離子從碳棒向鋅片移動 解析：在鋅錳干電池中，鋅外殼是負(fù)極，石墨碳棒是正極，在外電路中電子從鋅外殼流向碳棒，電流的方向與電子的流向相反，電池內(nèi)部，陽離子向正極碳棒移動，故A正確，B、C、D錯誤。 答案：A,解析：負(fù)極為失電子的活潑金屬，發(fā)生氧化反應(yīng)。 答案：A,3(2015河北邯鄲高二期末)堿性鋅錳電池的總反應(yīng)為Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH，下列說法不正確的是 ( ) A該電池中Zn為負(fù)極，MnO2為正極，電解質(zhì)溶液是KOH溶液 B放電時外電路電流由Zn極流向MnO2極 C電池工作時OH向鋅極移動 D該電池的正極反應(yīng)為MnO2eH2O=MnOOHOH,解析：放電時，Zn為負(fù)極，MnO2為正極，電子從負(fù)極Zn流向正極MnO2，電流方向與電子流向相反，故B項錯誤。 答案：B,4(2015陜西渭南中學(xué)測試)科學(xué)家近年來研制出一種新型細(xì)菌燃料電池，利用細(xì)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池中發(fā)電。該電池負(fù)極反應(yīng)為( ) AH22OH2e=2H2O BO24H4e=2H2O CH22e=2H DO22H2O4e=4OH 解析：負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在酸性條件下，氫氣失去電子生成H，C正確。 答案：C,解析：以KOH溶液為電解質(zhì)，正極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH，故消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的5.6 L O2(即0.25 mol)時，有0.25 mol41 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，因正極生成OH，故溶液的pH增大。 答案：(1)O22H2O4e=4OH (2)1 (3)增大,氫氧燃料電池中的電極反應(yīng) 氫氧燃料電池的負(fù)極上發(fā)生的是氫氣被氧化為H的反應(yīng)，如果該反應(yīng)是在堿性條件下進(jìn)行的，生成的H瞬即與溶液中大量存在的OH結(jié)合生成水。因此，實際發(fā)生的電極反應(yīng)為： H22OH2H2O2e 如果在酸性條件或中性條件下，電極反應(yīng)為： H22H2e,類似地，在氫氧燃料電池的正極，氧氣中氧元素被還原為2價。通常情況下，2價的氧原子在水溶液中不能獨立存在，它只能存在于含氧化合物中。在氫氧燃料電池中，2價的氧原子則只能存在于水分子和OH中。如果是酸性條件，還原產(chǎn)生的2價的氧原子與周圍的H結(jié)合生成水，電極反應(yīng)為： O24H4e2H2O,如果反應(yīng)條件為中性或堿性，2價的氧原子主要存在于OH中，因此電極反應(yīng)為： O22H2O4e4OH 由此可見，書寫電極反應(yīng)式時，除了應(yīng)該考慮反應(yīng)前后有電子轉(zhuǎn)移的元素的原子得失電子的情況外，還必須考慮這些元素形成的物質(zhì)在溶液中的主要存在形式。,