高中化學(xué) 4.2《化學(xué)電源》課件1 新人教版選修4.ppt

第四章電化學(xué)基礎(chǔ),第二節(jié)化學(xué)電源,形形色色的電池,用途廣泛的電池,用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池,化學(xué)電池,用于“神六”的太陽能電池,筆記本電腦專用電池,手機專用電池,攝像機專用電池,各式各樣的紐扣電池,化學(xué)電池,在日常生活和學(xué)習(xí)中，你用過哪些電池，你知道電池的其它應(yīng)用嗎？,電池,化學(xué)電池,太陽能電池,原子能電池,將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置,將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的裝置,將放射性同位素自然衰變時產(chǎn)生的熱能通過熱能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,你知道嗎？,1、概念:,將化學(xué)能變成電能的裝置,2、分類:,一次電池又稱不可充電電池干電池二次電池又稱充電電池蓄電池燃料電池氫氧燃料電池,化學(xué)電池,銀鋅鈕扣電池,正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH,負極：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2,總反應(yīng)：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag,一次電池,一次電池,普通鋅錳電池,普通干電池,優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。缺點：放電時間短，電壓下降快。,堿性鋅-錳干電池,缺點：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴,優(yōu)點：比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電,堿性電池,一次電池,二次電池,鉛蓄電池,放電過程總反應(yīng)：,Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,Pb+SO42-2e-=PbSO4,正極：,PbO2+4H+SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O,氧化反應(yīng),還原反應(yīng),負極：,放電過程,鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的逆過程,鉛蓄電池,充電過程,PbSO4+2e-=Pb+SO42-,還原反應(yīng),陰極：,陽極：,PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SO42-,氧化反應(yīng),接電源負極,接電源正極,充電過程總反應(yīng)：,2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4,鉛蓄電池的充放電過程：,Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,缺點：,比能量低、廢棄電池污染環(huán)境,優(yōu)點：,可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉,其它二次電池,鎳鎘電池、鎳氫電池、銀鋅電池、鋰電池、鋰離子電池,鉛蓄電池,燃料電池,燃料電池是利用燃料和氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電源。（氫氣、甲烷、肼、甲醇、氨等燃料電池）,氫氧燃料電池,堿性電解質(zhì)（KOH）負極:2H2-4e-+4OH-=4H2O正極:O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng):2H2+O2=2H2O,若把氫氧化鉀換成硫酸,電極反應(yīng)式又該如何呢？,酸性電解質(zhì)：負極：2H2-4e-=4H+正極：O2+4H+4e-=2H2O總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O,若將上述電池的電解液換成質(zhì)子交換膜，所形成的電池就是質(zhì)子交換膜電池，質(zhì)子交換膜能允許氫離子通過，請寫出質(zhì)子交換膜電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。,負極：2H2-4e-=4H+正極：O2+4H+4e-=2H2O總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O,氧化劑與還原劑在工作時不斷補充；反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出；能量轉(zhuǎn)化率高(超過80%)，普通的只有30%，有利于節(jié)約能源。缺點：體積較大、附屬設(shè)備較多優(yōu)點：能量轉(zhuǎn)換率高、清潔、對環(huán)境好其它燃料電池：烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池,燃料電池的規(guī)律,燃料電池與前幾種電池的差別：,燃料做負極，助燃劑氧氣為正極電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng)，只起傳導(dǎo)電子的作用。,若將上述堿性電池中的燃料換成甲烷，請寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。,總反應(yīng)式：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O正極：2O2+8e-+4H2O=8OH-負極：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O,若將上述堿性電池中的燃料換成甲醇，請寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。,總反應(yīng)：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O,正極：3O2+12e-+6H2O=12OH-,負極：2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O,怎樣書寫燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式？,書寫步驟：,熔融鹽燃料電池是一種高溫燃料電池。其工作原理是在負極通入燃料，在正極通入氧氣，使用高溫熔融鹽作為電解質(zhì)。某燃料電池使用碳酸鉀作為熔融鹽電解質(zhì)，在一極通入一氧化碳，在另一極通入二氧化碳和氧氣的混合氣，已知該電池的一個電極反應(yīng)式為：COCO322e2CO2,請根據(jù)原電池的工作原理，寫出另一電極反應(yīng)的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。,固體氧化物燃料電池是一種采用固體氧化物作為電解質(zhì)的燃料電池。該電池中的固體氧化物電解質(zhì)是一種特殊的固體電解質(zhì)，能夠允許氧離子通過。其工作原理是在負極通入燃料，在正極通入氧氣，而氧氣所形成的氧離子能夠通過氧化物電解質(zhì)。某燃料電池使用固體氧化物作為電解質(zhì)，在一極通入一氧化碳，在另一極通入氧氣，請根據(jù)原電池的工作原理，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。,小結(jié)：,化學(xué)電源,1、一次電池,2、二次電池,3、燃料電池,鋅錳干電池,鉛蓄電池,氫氧燃料電池,掌握每一類典型電池的正負極、電極反應(yīng)；了解每一類電池的優(yōu)缺點；對其它電池有初步的認識,沖擊高考題:1、（江蘇高考）堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電流總反應(yīng)式為：Zns2MnO2sH2OlZnOH2sMn2O3s下列說法錯誤的是（）A電池工作時，鋅失去電子B電池正極電極反應(yīng)式為：2MnO2sH2Ol2eMn2O3s2OHaqC電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極D外電路中每通過02mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少65g,C,2:氫氣是燃料電池最簡單的燃料，雖然使用方便，卻受到價格和來源的限制。常用的燃料往往是某些碳氫化合物，如：甲烷、汽油等。請寫出將圖中氫氣換成甲烷時所構(gòu)成的甲烷燃料電池中a極的電極反應(yīng)式：，此時電池內(nèi)總的反應(yīng)式:。,CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O,CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,3、如圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是(),Aa電極是負極Bb電極的電極反應(yīng)為：4OH4e=2H2OO2C氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源D氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置,C,