发展中的化学电源

第二章化学反应与能量化学必修2第二课时第二节化学能与电能邻水实验学校王良红发展中的化学电源第二节化学能与电能在右图所示的装置中，a的金属性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是()A.碳棒上有气体放出，溶液的pH增大B.a是正极，b是负极C.导线中有电子流动，电子从a极流到b极D.a极上发生了氧化反应B第二节化学能与电能学习目标1、认识研制新型电池的重要性。2、了解化学电源的分类、应用和发展前景。3、会写常见电池的电池反应第二节化学能与电能1、化学电池有三大类型：、、.一次性电池二次电池燃料电池2、特点：①一次电池：不可充电，如干电池（又称为锌锰电池，是最早使用的化学电池）②二次电池：可循环利用，放电过程是将能转化为能；充电过程是将能转化为能。③燃料电池：可不断充入氧化剂、还原剂连续使用，最理想的燃料是。a.产物为水，无污染b.与其它能源比，反应相同质量，放出能量多c.来源广化学电电化学H2一、发展中的化学电源第二节化学能与电能二、常见的化学电池1.干电池(一次性电池)电极:Zn为负极,碳棒为正极电解液：NH4Cl电极方程式：负极(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋正极(C)：2NH4++2e-=2NH3+H2(1)酸性锌锰干电池2Zn+4NH4Cl+4MnO2＝[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+2Mn2O3+2H2O电池总反应方程式：(使用寿命短，易泄漏)2MnO2+H2=Mn2O3+H2O副反应：Zn2++4NH3=[Zn(NH3)4]2+第二节化学能与电能（2）碱性锌锰干电池:电极:电解液：负极：正极：总反应：Zn+2OH--2e-→Zn(OH)22MnO2+H2O+2e-→Mn2O3+2OH-Zn+2MnO2+H2O＝Zn(OH)2+Mn2O3KOHZn为负极,碳棒为正极第二节化学能与电能(3)银锌电池Zn为负极,Ag2O为正极电解液:KOH溶液电极反应式:负极:正极:总反应式:Zn＋2OH－－2e-＝Zn(OH)2Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2第二节化学能与电能(4)海水电池4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3[思考]指出该电池的正、负极材料、写出正、负极反应式和总反应式。负极：正极：总反应：（Al）：4Al-12e-=4Al3+（石墨）3O2+6H2O+12e—=12OH—1991年我国首创的以铝—空气—海水组成的新型电池，可用于航标灯中。第二节化学能与电能2.充电电池（又称二次电池，能够重复使用）(1)铅蓄电池:电极：Pb为负极,PbO2为正极.电解液:30%的H2SO4溶液电极反应式:负极：正极:总电池反应:放电时：为原电池Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e-＝PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4＝2PbSO4↓＋2H2O第二节化学能与电能阴极(Pb)：PbSO4＋2e-＝Pb＋SO42-阳极(PbO2)：PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H＋＋SO42－总电解反应:2PbSO4＋2H2O==PbO2＋Pb＋2H2SO4通电充电时：为电解池PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4↓＋2H2O放电充电2PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4放电充电第二节化学能与电能(2)镍镉充电电池：负极：正极：电解质：应用：CdNiO(OH)KOH具有残留性记忆，可重复使用500次以上，体积小；但镉有致癌作用,如不回收，会产生严重污染;广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等.镍镉电池镉有致癌作用，有被镍氢电池取代的趋势。总反应式：NiO(OH)+Cd+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2放电充电第二节化学能与电能(3)锂离子电池特点：用途：负极：正极：总反应：（绿色电池）高能电池，质量轻，贮存时间长等。现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机、手表、心脏起搏器等低功耗电器的主流。2Li-2e—=2Li+I2+2e—=2I—2Li+I2=2LiI第二节化学能与电能3、燃料电池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。可供选择的燃料很多，如:氢气、烃类、肼、甲醇、氨、煤气等液态或气态的燃料。第二节化学能与电能（1）氢氧燃料电池电极:Pt制作的惰性电极第二节化学能与电能介质电池反应：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+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-=4H+O2+4H++4e-=2H2O2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-氢氧燃料电池在不同电解质时的电极反应一定要会判断：酸性有H+(肯定没OH-）；碱性有OH-(肯定没H+）第二节化学能与电能该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。（2）CH4燃料电池CH4+10OH--8e-＝CO32-+7H2O2O2+4H2O+8e-＝8OH-CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O负极：正极：总反应：第二节化学能与电能1．电极反应式的书写(1)负极反应式的书写①活泼金属作负极时，电极本身被氧化：若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如：Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋。若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应式为两反应合并后的反应式．如：Mg－Al(KOH)原电池，负极反应式为：Al－3e－＋4OH－==AlO2—＋2H2O；铅蓄电池负极反应式：Pb－2e－＋SO42—==PbSO4。三、电极反应式、原电池反应式的书写(见资料书P45-46)第二节化学能与电能(2)正极反应式的书写①首先判断在正极发生反应的物质。a.当负极材料与电解质溶液能发生自发的化学反应时，在正极上发生电极反应的物质是电解质溶液中的某种粒子；b.当负极材料与电解质溶液不能发生自发的化学反应时，在正极上发生反应的物质是溶解在电解质溶液中的O2。②负极本身不反应时，常见书写方法为：氢氧(酸性)燃料电池，负极反应式为：H2－2e－===2H＋氢氧(碱性)燃料电池，负极反应式为：H2－2e－＋2OH－=2H2O第二节化学能与电能2．原电池反应式的书写两电极反应式，得失电子数相等时，将两电极反应式相加即得原电池反应式。②然后再根据具体情况写出正极反应式，在书写时也要考虑正极反应产物是否与电解质溶液反应的问题，若反应也要书写叠加式。如：氢氧(酸性)燃料电池，正极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O氢氧(碱性)燃料电池，正极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－第二节化学能与电能钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件正极(C)负极反(Fe)总反应其他反应水膜呈弱酸性或中性O2+2H2O+4e-=4OH-Fe-2e-=Fe2+水膜呈酸性2H++2e-=H2↑Fe-2e-=Fe2+Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)34Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2补充第二节化学能与电能1、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其充电和放电过程可以表示为：2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O，则此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）（A）Ag（B）Zn(OH)2（C）Ag2O（D）ZnD练习第二节化学能与电能2.某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，则该金属可能为()A．铝B．铜C．锡D．硅3.已知空气-锌电池的电极反应为：锌片：Zn+20H--2e-=ZnO+H20石墨：02+2H20+4e-=40H-根据此判断，锌片是()A．负极，并被氧化B．负极，并被还原C．正极，并被氧化D．正极，并被还原AC第二节化学能与电能4.X，Y，Z都是金属，把X浸Z的硝酸溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为负极。X，Y，Z三种金属的活动性顺序为()A．XYZB．XZYC．YXZD．YZX5.对于锌一铜一稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1mol电子通过时，理论上的两极变化是()①锌片溶解了32.5g②锌片增重32.5g③铜片上析出lgH2④铜片上析出1molH2A．①和③B．①和④C．②和③D．②和④CA第二节化学能与电能6.据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染，其电池反应为：2Zn+O2＝2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是()A.锌为正极，空气进入负极反应B.负极反应为Zn–2e-＝Zn2+C.正极发生氧化反应D.电解液肯定是强酸B第二节化学能与电能7.下列叙述中正确的是()A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属B.由Cu、Zn做电极与CuSO4溶液组成的原电池中Cu是负极C.马口铁(镀锡铁)破损时与电解质液接触锡先被腐蚀D.铜锌原电池工作时，若有13g锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过D第二节化学能与电能8、一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2—。下列对该燃料电池说法正确的是()A．电池的总反应是：2C4H10+13O2→8CO2+10H2OB．在熔融电解质中，O2—由负极移向正极C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e—==2O2—D．通入丁烷的—极是正极，电极反应为：C4H10+26e—+13O2—==4CO2+5H2OAC第一节化学能与热能作业完成课时作业9发展中的化学电源