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
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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(chē)上用的蓄電池,還有新型環(huán)保公交車(chē)上的燃料電池等,種類(lèi)繁多。你知道化學(xué)電池是怎樣分類(lèi)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??沙潆婋姵匾卜Q(chēng)為二次電池,可以反復(fù)充電和放電,是電池發(fā)展的一個(gè)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(chǔ)存時(shí)間,鋅片,MnO2,KOH,Zn2e2OH=Zn(OH)2,2MnO22e2H2O=2MnOOH2OH,Zn2MnO22H2O= 2MnOOHZn(OH)2,普通鋅錳,比能量,可儲(chǔ)存時(shí)間,大電流,連續(xù)放電,電壓穩(wěn)定,使用方便,安全可靠,價(jià)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(huì)給土壤、水源等環(huán)境造成嚴(yán)重的污染,并通過(guò)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(duì)我們生存環(huán)境的破壞,而且也是對(duì)資源的節(jié)約。,自主探究,2二次電池充電、放電時(shí)兩極發(fā)生的反應(yīng)相同嗎? 提示:不相同。電池放電時(shí),負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),充電時(shí),作陰極發(fā)生還原反應(yīng);放電時(shí),正極發(fā)生還原反應(yīng),充電時(shí),作陽(yáng)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(wú)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(guò)程和放電過(guò)程有何本質(zhì)區(qū)別? (2)蓄電池經(jīng)過(guò)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(guò)程是電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能,放電過(guò)程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。 (2)蓄電池在充電和放電過(guò)程中發(fā)熱,電解質(zhì)溶液中的水分會(huì)不斷損失,使硫酸濃度增大,需要補(bǔ)充蒸餾水。,1書(shū)寫(xiě)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(shū)寫(xiě)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(xiě)化學(xué)式,其余的以離子符號(hào)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(duì)電極產(chǎn)物的影響。,化學(xué)電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě),教材點(diǎn)撥,(1)美國(guó)“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(shí)向一個(gè)電極通入空氣?;卮鹣铝袉?wèn)題: (1)這種電極放電時(shí)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(dòng);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(diǎn),其中主要有兩點(diǎn):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(shí)質(zhì)就是利用CH3OH燃料在氧氣中反應(yīng)來(lái)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(dòng)。甲醇反應(yīng)產(chǎn)物為CO2和H2O,對(duì)環(huán)境無(wú)污染。 答案:(1)2CH3OH3O2=2CO24H2O (2)3O212H12e=6H2O 2CH3OH2H2O12e=2CO212H (3)正 負(fù)極 (4)產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無(wú)污染,1各種化學(xué)電源特點(diǎn)的比較,常見(jiàn)的化學(xué)電源,教材點(diǎn)撥,(2015南京師大附中檢測(cè))(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(chēng)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(shuō)法正確的是( ) A鋅為負(fù)極,Ag2O為正極 B放電時(shí)正極附近溶液的pH升高 C放電時(shí)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(dòng),陽(yáng)離子向負(fù)極方向移動(dòng),典例透析,【解析】 由氧化還原反應(yīng)可看出Zn的化合價(jià)由02,失電子,因此Zn為負(fù)極;Ag2O中的Ag的化合價(jià)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(huì)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(yáng)離子移向正極,故A、B兩項(xiàng)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(shuō)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(yáng)離子從碳棒向鋅片移動(dòng) 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(yáng)離子向正極碳棒移動(dòng),故A正確,B、C、D錯(cuò)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(shuō)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(shí)外電路電流由Zn極流向MnO2極 C電池工作時(shí)OH向鋅極移動(dòng) D該電池的正極反應(yīng)為MnO2eH2O=MnOOHOH,解析:放電時(shí),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(xiàng)錯(cuò)誤。 答案:B,4(2015陜西渭南中學(xué)測(cè)試)科學(xué)家近年來(lái)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(shí),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(shí)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(lèi)似地,在氫氧燃料電池的正極,氧氣中氧元素被還原為2價(jià)。通常情況下,2價(jià)的氧原子在水溶液中不能獨(dú)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(jià)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(jià)的氧原子與周?chē)腍結(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(jià)的氧原子主要存在于OH中,因此電極反應(yīng)為: O22H2O4e4OH 由此可見(jiàn),書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式時(shí),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。,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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