高中化学选修四-化学电源ppt课件

1、化学电源,第四章 电化学,普通锌锰电池,碱性电池,镍 镉 电 池,小型高性能燃料电池,镍氢电池,纽扣电池,索尼数码相机锂电池,化学电源的分类,一次电池：电池中的反应物质在进行一次电化学反应（放电）之后就不能再次使用了，即无法充电再使用（只能废弃而不能再生）。这样的电池，叫做一次电池。废弃的一次电池必须妥善处理，否则会造成矿产资源的极大浪费和环境污染。 二次电池：可以多次反复使用，放电后可以充电复原再重新放电的电池，也称蓄电池、可充电电池。 三、连续电池：又称燃料电池,化学电池分类,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,又称充电电池或蓄电池在放电后经充电可使电池中的活性

2、物质获得重生，恢复工作能力，可多次重复使用,是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电源，又称连续电池,干电池,电池中的电解质溶液制成胶体，不流动，故称干电池,铅蓄电池、 锌银蓄电池、 镍镉电池、 锂离子电池,氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料电池,如：普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银纽扣电池,一、化学电池,小型高性能燃料电池,化学电池优点：P74,能量转换效率高，供能稳定可靠,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,易维护，可在各种环境下工作,判断电池优劣的标准,比能量,符号(Ah/kg)，(Ah/L,指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少,比功

3、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）电池的储存时间的长短,除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，其质量好,电池的总反应： Zn+ 2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)2Cl2+ 2MnO(OH,1、干电池(普通锌-锰电池,干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液，还填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防止产生极化现象,一、一次电池,干电池,电极:Zn为负极,碳棒为正极,电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊,另有黑色的MnO2粉末，吸收正极

4、产生的H2，防止产生极化现象,电极方程式,负极(Zn):Zn2e-Zn2,正极：2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = Mn2O3 + 2NH3 +H2O,碱性锌-锰干电池,负极,正极,电池反应,电解质,KOH,Zn,MnO2,Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2,2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH,Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2,思考该电池的正负极材料和电解质,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:Zn2OH2e-Zn(OH)2 正极:Ag2OH2O2e-2Ag2OH 总反应式: ZnAg2

5、OH2O2AgZn(OH)2,电池特点:比能量高、电压高、储存时间长、工作 温度宽等优点,Li电池:负极:Li,正极可以是:CuO、FeS2 、MnO2 、C等;无机溶剂亚硫酰氯SOCl2在炭极上发生还原反应.电解液是由四氯铝化锂LiAlCl4溶解于亚硫酰氯中组成.它的总反应是锂与亚硫酰氯发生反应,生成氯化锂、亚硫酸锂和硫。 (-) 8Li8e-=8Li+ ; (+) 3SOCl2+8e- = 6Cl- +2S+SO32,总反应：8Li3SOCl26LiClLi2SO32S,二、二次电池-蓄电池,1）铅蓄电池,正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中。

6、 写出电极反应式；分析电子转移情况及电解质溶液浓度的变化情况,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: 放电时：为原电池 负极(Pb) ： PbSO42-2e-PbSO4 正极(PbO2) PbO24HSO422e-PbSO42H2O 总电池反应: PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O 充电时：为电解池 阴极(Pb)： PbSO4 2e- PbSO42- 阳极(PbO2) PbSO42H2O2e-PbO24HSO42 总电解反应: 2PbSO42H2O PbO2Pb2H2SO4,通电,燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接

7、转换成电能的化学电池,酸性电解质,三、燃料电池,1)氢氧燃料电池,碱性电解质的氢氧燃料电池：航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用Pt做电极，KOH溶液做电解液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电池,请写出电极反应及电池反应式；若将氢气换成甲烷、甲醇，写出电极反应及电池反应式,氢氧燃料电池 (1)电极:Pt制作的惰性电极 (2)电解质溶液:KOH溶液 反应原理,碱性电解质 负极: 2H2-4e-+4OH-=4H2O 正极: O2+2H2O+4e-=4OH- 总反应: 2H2+O2=2H2O,3) 以甲醇作燃料的燃料电池,电极为金属铂，电解质为KOH，在两极分别通

8、入甲烷和氧气,电极反应：负极：2CH3OH + 16OH- - 12e- =2CO32- +12H2O 正极： 3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH- 总反应式： 2CH3OH + 3O2 + 4KOH = 2K2CO3 + 6H2O,燃料电池的规律,燃料做负极，助燃剂氧气为正极,电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用,能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源,燃料电池与前几种电池的差别,氧化剂与还原剂在工作时不断补充,反应产物不断排出,电极反应式的书写,1.给出总反应式，写电极方程式。以反应 2H2+O2=2H2O ，电解质溶液为KOH 为例,1）根据

9、总反应方程式，列出总式两边各元素化合价变化和电子转移情况。 H:从H2的0价变为H2O的+1价 失电子 氧化反应 O:从O2的0价变为H2O的-2价 得电子 还原反应,失电子，发生氧化反应的为负极：H2变为H2O,由总反应可知，有4个氢原子从0价变为+1价，故负极失去4个电子。 负极： 2H2 - 4e- = 4H,2）根据电解质溶液的酸碱性，用H+、OH-或其他离子配平，使两边电荷总数相等,负极： 2H2- 4e- + 4OH- = 4H2O,注意：电子带负电荷，在碱性溶液中，电极反应式不出现H,同样的道理，正极O2得到相同的电子数量4个，转化为OH,正极: O2 + 2H2O + 4e-

10、= 4OH,注意：当反应中生成物与反应物H和O元素的个数无法配平时，可以尝试添加H2O到反应中进行配平。,总结：各类电极反应式的一般书写步骤,1.列出物质，标出各元素价态变化，判断电子得失，断定正负极。 2.选离子，配电荷。根据电解质溶液的酸碱性，用H+、OH-或其他离子配平，使两边电荷总数相等。 3.配个数，巧用水。当反应中生成物与反应物H和O元素的个数无法配平时，可以尝试添加H2O到反应中进行配平。 4.两式加，验总式,电极反应式的书写,2.根据装置书写电极反应式，首先判断该电池所依据的化学反应，从而确定2个半反应（即电极反应,如：氢氧燃料电池，电解质溶液为酸性溶液,总反应：2H2+O2=

11、2H2O,酸性,装置原理分析：负极室通入H2，它在Pt电极上被催化分解为H原子，再失去电子成为H+进入电解质溶液，透过薄膜，进入正极室；在正极室通入O2，经过Pt电极的催化，O2、H+在正极上放电生成H2O,负极: 2H2-4e-=4H+ 正极: O2+4H+4e-=2H2O,1.熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气体为正极助燃气，制得在650下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式: 负极反应式：2CO+2CO32-4e-= 4CO2 正极反应式：_， 电池总反应式：_,解析：作为燃料电池,总的

12、效果就是把燃料进行燃烧.本题中CO为还原剂,空气中O2为氧化剂,电池总反应式为：2CO+O2=2CO2。用总反应式减去电池负极反应式,就可得到电池正极反应式：O2+2CO2+4e- =2CO32,O2+2CO2+4e- =2CO32,2CO+O2 = 2CO2,解析: KOH电解液,总反应负极反应,得正极反应： 2MnO2(s)+H2O(l)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq).电子由Zn负极通过外电路到正极.1molZn失2mol电子,外电路中每通过O.2mol电子,Zn的质量理论上减小6.5g.故答案为C项,2.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,电池总反应式为：Zn(s)+