高中化学 第1章 化学反应与能量转化 1.3.2 化学电源课件 鲁科版选修4.ppt

第3节化学能转化为电能 电池第2课时 化学电源 第一章化学反应与能量转化 学习目标 1 知道化学电源的分类方法 2 熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理 3 知道化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害 设想其处理方法 学习重点 常见化学电源的组成和工作原理 学习难点 常见化学电源的组成和工作原理 1 构成原电池的条件 4 有自发的氧化还原反应 1 有二种活泼性不同的金属 或金属与非金属 做电极 2 两电极在电解质溶液中 3 形成闭合回路 温故知新 a 锌 e 铜 so42 cu2 zn2 cu2 cuso4溶液 so42 e e e e 2 原电池的工作原理 负极 zn 2e zn2 正极 cu2 2e cu 总反应离子方程式 zn cu2 zn2 cu 温故知新 3 原电池两极的判断方法 1 根据电极材料判断 泼负 一般 相对活泼的金属为负极 活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极 2 根据电流方向 或电子流向 判断 电流 正极 负极电子 负极 正极 3 根据溶液中离子的移动方向判断 阳离子向正极移动 阴离子向负极移动 4 根据现象判断 一般 电极变细的为负极 有气泡产生或变粗的一极为正极 5 根据发生的反应判断 负失氧 正得还 化学电源 我们所学的原电池的缺点 实用电池的特点 反应一段时间后 铜极上聚集了许多氢气泡 把铜极与硫酸隔开就不再产生电流 且携带不方便 能产生稳定且具有较高电压的电流 安全且携带方便 能适用特殊用途 便于回收处理 不污染环境或对环境产生影响小 3 燃料电池又称为连续电池 一般以天然燃料或其它可燃物质如氢气 甲醇 天然气 煤气等作为负极的反应物质 以氧气作为正极反应物质组成燃料电池 化学电源分类 2 二次化学电源二次电池在放电后经充电可使电池中的活性物质恢复工作能力 铅蓄电池和可充电电池都是二次电池 1 一次化学电源电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后 就不能再次利用 如干电池 判断一种电池的优劣主要是看这种电池的比能量或比功率的大小 以及可储存时间的长短 c 学以致用 i d 本题考查的是有关化学电池的概念 分类及性能等方面的知识 废旧电池中含有重金属和酸 碱等有害物质 随意丢弃 对生态环境和人体健康危害很大 所以废旧电池应回收利用 学以致用 二 化学电源 锂电池 干电池 叠层电池 纽扣电池 各类电池 1 干电池 普通锌锰电池 电极反应方程式 负极 正极 zn 2e zn2 2mno2 2nh4 2e mn2o3 2nh3 h2o 反应总的方程式 2mno2 2nh4 zn mn2o3 2nh3 h2o zn2 碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵做电解质 结构如图1 3 8所示 其电极反应为 锌锰碱性电池 锌锰碱性电池是一种新型的干电池 负极材料由锌片改为锌粉 正极材料为mno2 还原产物为mn2o3 电解质是koh溶液 其放电曲线如图所示 该电池有何优点 优点 工作电动势稳定 电池的容量和放电时间增加了几倍 锂电池 2 铅蓄电池 pb pbo2 2h2so4 pbso4 h2o 负极材料 正极材料 电解质 pb pbo2 h2so4 不溶于水的白色沉淀 电池反应方程式 放电是原电池原理 充电是电解原理 3 新型燃料电池 原理相同 工作时发生的仍然是氧化还原反应特点 工作时氧化剂和还原剂是从外界不断输入的 同时将电极产物不断排出电池 燃料电池是名副其实的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 能量转换率很高 燃料电池 氢氧燃料电池 电池反应为 燃料电池优点 能量利用效率高 可连续使用和污染轻等优点 在碱性条件下 氢氧燃料电池中的电极反应 在酸性条件下 氢氧燃料电池中的电极反应 总反应 总反应 c 锌为负极 在反应中失去电子 电池工作时 电流由正极通过外电路流向负极 而电子移动方向与电流方向相反 学以致用 由题给电极反应可以看出h2so4不断被消耗 故ph不断增大 原电池工作时 整个电路中负电荷的流向是一致的 外电路中 电子由pb极流向pbo2极 内电路中 负电荷 so和oh 移向pb极 d 学以致用 c 学以致用 归纳总结 c 负极 即zn极 在反应时消耗oh 则负极区溶液的ph应减小 发生原电池反应时 电子由负极经外电路流向正极 即电子从zn极经外电路流向ag2o极 在原电池中 负极发生氧化反应 正极发生还原反应 当堂检测 燃料电池中 燃料为负极 氧气为正极 由于koh参与电极反应 所以koh的物质的量浓度减小 电解质溶液中 co几乎不移动 b 当堂检测 b 当堂检测 正极 2o2 4h2o 8e 8oh h2 o2 负极 2h2 4oh 4e 4h2o 正极 o2 2h2o 4e 4oh 负极 2h2 4e 4h 正极 o2 4h 4e 2h2o 大 小 负极 ch4 10oh 8e 7h2o 根据总反应式可知h2在反应中被氧化 o2被还原 又因为是碱性溶液不可能有h 参加或生成 故负极反应为2h2 4oh 4e 4h2o 正极反应为o2 2h2o 4e 4oh 若将电解液换成酸性溶液 此时应考虑不可能有oh 参加反应 也不可能有oh 生成 负极