高中化学：4-2《化学电源》课件完整版(人教版选修4)

第四单元化学能与电能的转化课题二化学电源恩施高中老祁形形色色的电池ACuZn稀H2SO4KOH溶液CH4O2H2Oa极b极用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池用途广泛的电池用于“神六”的太阳能电池笔记本电脑专用电池手机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电池纽扣电池化学电池一次电池二次电池燃料电池碱性锌锰电池铅蓄电池氢氧燃料电池等锂离子电池银锌蓄电池普通锌锰干电池锌银纽扣电池化学电池的分类1.锌银钮扣电池正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH－负极：Zn+2OH－-2e-=ZnO+H2O总反应：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag电极分别为Ag2O和Zn电解质溶液为KOH普通锌锰电池碱性电池锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2和H2O等2、普通干电池负极正极422),(ZnNHClZnClMnOC2222222MnOHOeMnOOHOH电池总反应：24322222()ZnMnONHClMnOOHZnNHCl氢氧化氧锰（Zn）：Zn–2e-=Zn2+（MnO2和C）：优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。3、碱性锌-锰干电池电解质：KOH负极：——ZnZn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极：——MnO22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电电池反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2单位质量的电极材料放出电能的大小可充电电池也称为____电池，可以反复_____电和_____电，是电池发展的一个重要方向。二次放充铅蓄电池锂电池二次电池———铅蓄电池①放电过程负极：氧化反应Pb+SO42--2e-=PbSO4正极：还原反应PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O②充电过程阴极(接电源负极)：还原反应PbSO4+2e-=Pb+SO42-阳极(接电源正极)：氧化反应2PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电铅蓄电池用途：优点：主要缺点：电动自行车、汽车、发电站等都要用到它可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉比能量低、笨重、废弃电池污染环境燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……）氢氧燃料电池酸性电解质：碱性电解质负极:2H2-4e-+4OH-==4H2O正极:O2+2H2O+4e-==4OH-总反应:2H2+O2==2H2O负极：2H2-4e-==4H+正极：O2+4H++4e-==2H2O总反应：2H2+O2==2H2O书写电极反应式应注意以下几点：2．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）；1．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；3．溶液中不存在O2－：在酸性溶液中它与H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH－；练习1:碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：Zns＋2MnO2s＋H2Ol＝ZnOH2s＋Mn2O3s下列说法错误的是（）A电池工作时，锌失去电子B电池正极电极反应式为：2MnO2s＋H2Ol＋2e＝Mn2O3s＋2OHaqC电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过02mol电子，锌的质量理论上减小65gC练习2：航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+，则其正极反应式为。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为。O2+4e-+4H+=2H2O2H2-4e-+4OH-=4H2O练习3:氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：，此时电池内总的反应式:。KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O1、在含有H2S气体的空气中，银器表面易变黑（生成了Ag2S），为了除去银器表面Ag2S，可采用如下方法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使银器与铝接触良好．过一段时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，请用电极反应式和离子方程式表示上述过程．巩固练习Al-3e-=Al3+Ag2S+2e-=2Ag+S2-2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S￪2、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在65℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：负极反应式：2CO+2CO32-=4CO2+4e正极反应式：总反应式：O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO23.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li+MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（）A、Li是正极，电极反应为Li－e-=Li+B、Li是负极，电极反应为Li－e-=Li+C、Li是负极，电极反应为MnO2+e-=MnO2–D、Li是负极，电极反应为Li－2e-=Li2+B4、1991年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20到50倍。运用所学的化学知识，推测该新型电池两极上可能发生的电极反应。负极正极4Al-12e=4Al3+3O2+6H2O+12e=12OH-不活泼金属或碳Cu5、已知：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2利用这一反应，试设计一个原电池，画出示意图，标明电极材料名称，电解质溶液，然后填空：正极，电极反应负极，电极反应2Fe3++2e=2Fe2+Cu-2e=Cu2+6、已知：铅蓄电池充电完毕后，电池中硫酸的密度为1，放电完毕后，溶液的密度变为2。又铅蓄电池充电时的反应：2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4法拉第常数：F=96500C/mol⑴写出铅蓄电池使用时所产生的总反应式及两电极上的半反应。⑵已知充放电完毕后，溶液的密度是下列两个数据：1.10g/cm3,相当于含14.35%(质量)的硫酸，1.28g/cm3,相当于含36.87%(质量)的硫酸请指出分别1，2对应于哪一个数据？⑶用什么方法可以确定什么时候该充电什么时候该停止充电？⑷按方程式计算生成及消耗的水和硫酸的质量。⑸计算一个电容量为4.32×106C的蓄电池中需加多少硫酸？⑹用久了的铅蓄电池会对环境造成污染，为什么？充电减少污染节约资源