发展中的化学电源-ppt

发展中的化学能源（第二课时）原电池原理AZnCuSO42－H+H+电极反应式：负极：Zn片：Zn－2e-=Zn2+（氧化反应）正极：Cu片：2H++2e-=H2↑（还原反应）电极反应总式：Zn+2H+=Zn2++H2↑外电路：电子由负极流向正极，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e－电荷流向电流流向：负极正极原电池电极名称的确定方法①根据电极材料的性质确定。通常是活泼金属是负极，不活泼金属、碳棒、化合物是正极。②根据电极反应的本身确定。失电子的反应→氧化反应→负极得电子的反应→还原反应→正极③根据电子或电流流动方向（外电路）：电子从负极流出沿导线流入正极电流从正极流出沿导线流入负极ee④根据离子的定向移动（内电路）阳离子向正极移动阴离子向负极移动⑤根据离子方程式判断Fe+2H+=Fe2++H2（负极）（在正极）练习：银锌电池是广泛用作各种电子仪器的电源，它的反应可表示为：Ag2O+Zn+H2O＝2Ag+2Zn(OH)2请判断此电池中，负极上发生反应的物质是（）A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.ZnD请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：。2、电极材料：正极，负极。3、电极反应式：负极:.正极:.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拓展：Fe－2e-=Fe2+Cu2++2e-=Cu思考题请根据反应2Fe3++Fe=3Fe2+设计原电池，你有哪些可行方案?Fe-CuFeCl3Fe-CFe(NO3)3Fe-AgFe(SO4)3CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶液CuZn酒精CuZnH2SO4H2SO4ABCEFMnZnZ4OS2HNnZCu4OS2CuuC4OS2H1.下列哪几个装置能形成原电池？OVXVVXXXV2.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()A．abcdB．acdbC．cab.dD．bdcaB3、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(D)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，银圈向上倾斜D.银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜锂电池干电池叠层电池纽扣电池各类电池一，常见的各类电池二：化学电池1)概念:将化学能变成电能的装置2)分类:①一次电池又称不可充电电池——如：干电池②二次电池又称充电电池——蓄电池③燃料电池3)优点:4)电池优劣的判断标准:①能量转换效率高，供能稳定可靠。②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。③易维护，可在各种环境下工作。①比能量［符号(A·h/kg)，(A·h/L)］指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少②比功率[符号是W/kg，W/L)]指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小③比时间---电池的储存时间的长短负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+正极（石墨）：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O1.干电池——Zn-Mn普通干电池二、发展中的化学电源锌锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为MnO2,负极材料为Zn，还原产物为MnOOH,电解质是KOH溶液，总：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH请写出电极反应式并分析其工作原理。负极：Zn+2OH－－2e-=Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO（OH）+2OH－总反应：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)碱性Zn-Mn干电池2.充电电池铅蓄电池结构充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使生成物恢复原状，如此充放电可循环进行，至一定周期后终止。汽车用蓄电池（1）铅蓄电池（1）电极材料及原料（2）电解质溶液：（3）电极反应式：正极：PbO2负极：PbH2SO4溶液负极（Pb）:Pb-2e-+SO42-=PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O正极（PbO2）:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O总反应：（2）镍－镉碱性蓄电池P43（3）新一代可充电的绿色电池——锂离子电池特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。用途：电脑、手表、心脏起搏器等。把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”优点：效率高、无污染，装置可持续使用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3.新型燃料电池（1）氢氧燃料电池氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。碱性介质氢氧燃料电池结构氢氧燃料电池介质电池反应：2H2+O2=2H2O酸性负极正极中性负极正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+O2+4H++4e-=2H2O2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？书写步骤：（1）写出燃烧反应，根据电解液改写燃料电池总反应；（2）写出正极的电极反应式(一般较简单);（3）由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极的电极反应式。正极反应一般为①酸性介质②碱性介质O2+4H++4e－=2H2OO2+2H2O+4e－=4OH-（2）CH4燃料电池（碱性介质）CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O2O2+4H2O+8e－=8OH-CH4+10OH--8e－=CO32-+7H2O1.燃烧总化学反应：2.燃料电池总反应：3.正极：4.负极：CH4+2O2→CO2+2H2OCH4燃料电池（酸性介质）1、燃料电池总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O①2、正极反应：O2+4H++4e-=2H2O②3、负极反应：①-②×2，得：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+（3）甲醇燃料电池（酸性介质）总反应:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O正极的电极反应式为：3O2+12e-+12H+=6H2O负极的电极反应式为：2CH3OH-12e-+2H2O=12H++2CO2甲醇燃料电池（碱性介质）总反应式：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O正极的电极反应式为：3O2+12e-+6H20=12OH-负极的电极反应式为：2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O（4）海水电池1991年，我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电池，用作航海标志灯。该电池以取之不的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。这种海水电池的能量比“干电池”高20～50倍。电极反应式为：4Al-12e-=4Al3+3O2+6H2O+12e-=12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3↓负极：正极：电池总反应：NaOH溶液AlMg负极：2Al+8OH—6e-=2AlO2-+4H2O正极：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑电池反应式：补充：电池的发展方向光电池使用方便,特别是近年来微小型半导体逆变器迅速发展,促使其应用更加快捷。美、日、欧和发展中国家都制定出庞大的光伏技术发展计划,开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性,降低成本,不断扩大产业。目前已有80多个国家和地区形成商业化,半商业化生产能力,年均增长达16,市场开拓从空间转向地面系统应用。减少污染节约资源①判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。CuCFeCl3溶液负极：Cu失电子Cu-2e-=Cu2+正极：Fe3+得电子2Fe3++2e-=2Fe2+ACu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2先写出总反应：即负极与电解质溶液反应拆成离子方程式：Cu+2Fe3＋=Cu2＋+2Fe2＋根据化合价升降判断正负极三、电极方程式的书写1.简单原电池电极方程式的写法②请写出右边原电池的电极方程式。总反应方程式：负极：Al，失e-2Al-6e－＝2Al3+2Al3++8OH-=2AlO2-+4H2O负极总反应：2Al+8OH-－6e－＝2AlO2-+4H2O正极：总反应－负极反应6H2O＋6e－＝6OH—＋3H2↑MgAlNaOH溶液A拆成离子方程式：2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－+3H2↑根据化合价升降判断正负极2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑2.燃料电池电极方程式的写法总反应：实际上就是燃料的完全燃烧。负极（通入燃料）：为燃料失去电子的氧化反应，正极（通入氧化剂）：为氧化剂得到电子的还原反应。以Pt为电极，电解质溶液为KOH溶液的氢氧燃料电池为例负极总反应:2H2-4e-+4OH-＝4H2O正极:总反应－负极反应总反应：2H2+O2＝2H2O负极:H2失e－4H++4OH-＝4H2O2H2-4e-＝4H＋O2+2H2O+4e-＝4OH-3.复杂原电池电极方程式的书写方法点拨：写电极方程式的时候，要根据“得电子显负电；失电子显正电”的原则，利用“电荷守恒”，通过巧用H＋、OH－和水写出电极方程式Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4↓＋2H2O练习：写出铅酸蓄电池的电极反应：Pb＋SO42－－2e－＝2PbSO4↓正极：PbO2得电子＋4H＋＋2H2O正极：PbO2＋SO42－＋2e－＝PbSO4↓银锌电池（电解质为KOH）的电池总反应为：Zn＋Ag2O＝ZnO＋2Ag写出其正、负极反应。Zn－2e－＝ZnO＋2OH－＋H2OAg2O＋2e－＝2Ag＋H2O＋2OH－负极：正极：