高中化学-第四章-第二节-化学电源课件-新人教版选修4教学提纲

1、高中化学-第四章-第二节-化学电源课件-新人教版选修4氧化还原氧化还原电能电能一、化学电池一、化学电池将将 转化为转化为电能电能的装置。的装置。1 1分类分类化学能化学能 2优点优点 具有具有 高，供能稳定可靠，使用方便，高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。易于维护等优点。 3判断电池优劣的主要标准判断电池优劣的主要标准 (1)比能量：即单位质量和单位体积所能输出电能的比能量：即单位质量和单位体积所能输出电能的多少，单位多少，单位“(Wh)/kg”或或“(Wh)/L”。 (2)比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位大小，单位“W/

2、kg”或或“W/L”。 (3)电池电池 的长短。的长短。能量转化率能量转化率可储存时间可储存时间二、几种常见的化学电池二、几种常见的化学电池1一次电池一次电池(1)碱性锌锰电池：碱性锌锰电池：构造：构造：组成：组成：正极：正极： ；负极：；负极： ；电解质：；电解质： 。工作原理：工作原理：负极反应：负极反应： ；正极反应：正极反应： ；总反应：总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。MnO2ZnKOHZn2OH2e=Zn(OH)22MnO22e2H2O=2MnOOH2OH(2)银锌电池：银锌电池：构造：构造：组成：负极：组成：负极： ，正极：，正极： ，电解质：，电解质：

3、 。 工作原理：工作原理：负极反应：负极反应： ；正极反应：正极反应： ；电池反应：电池反应： 。ZnAg2OKOHZn2OH2e=Zn(OH)2Ag2O2eH2O=2Ag2OHZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag2二次电池二次电池(以铅蓄电池为例以铅蓄电池为例)(1)构造：构造： (2)组成：正极：组成：正极： ；负极：；负极： ；电解；电解质：质： 。 (3)工作原理：工作原理： 铅蓄电池是最常见的二次电池，其电极反应分铅蓄电池是最常见的二次电池，其电极反应分为放电和充电两个过程。为放电和充电两个过程。PbO2H2SO4溶液溶液Pb放电过程的电极反应、总反应：放电过程的电极反应、总反应

4、：负极：负极： ；正极：正极： ；总反应：总反应：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。充电过程的电极反应、总反应：充电过程的电极反应、总反应：阴极：阴极： (还原反应还原反应)；阳极：阳极： (氧化反应氧化反应)；总反应：总反应：2PbSO42H2O=PbPbO22H2SO4。3 3燃料电池燃料电池( (以酸性氢氧燃料电池为例以酸性氢氧燃料电池为例) )(1)(1)构造：构造：(2)(2)工作原理：工作原理：负极反应：负极反应： ；正极反应：正极反应： ；电池反应：电池反应： 。H22e=2H1想一想，连一连。想一想，连一连。a干电池干电池一次电池一次电池b铅蓄电池铅蓄电池 二次电

5、池二次电池c锌锰电池锌锰电池 燃料电池燃料电池d氢氧燃料电池氢氧燃料电池 绿色电池绿色电池答案：答案：a，b，c，d、2人造卫星用到的一种高能电池人造卫星用到的一种高能电池银锌电池，其银锌电池，其电极反应为：电极反应为：Zn2OH2e=Zn(OH)2，Ag2OH2O2e=2Ag2OH。根据反应式。根据反应式判断氧化银是判断氧化银是 ()A负极被氧化负极被氧化 B正极被还原正极被还原C负极被还原负极被还原 D正极被氧化正极被氧化分析：分析：银锌电池放电时，银锌电池放电时，Ag2O得到电子被还原为得到电子被还原为Ag，故，故Ag2O作电池的正极。作电池的正极。答案：答案：B3下列化学电源属于绿色电

6、池的是下列化学电源属于绿色电池的是 ()A干电池干电池 B镍镉电池镍镉电池C锌锰电池锌锰电池 D氢氧燃料电池氢氧燃料电池解析：解析：干电池、镍镉电池、锌锰电池都含有一些毒干电池、镍镉电池、锌锰电池都含有一些毒性很强的重金属，会给土壤、水源造成严重的污染，性很强的重金属，会给土壤、水源造成严重的污染，并通过食物链给人体健康造成威胁和危害。并通过食物链给人体健康造成威胁和危害。答案：答案：D4讨论铅蓄电池放电时，讨论铅蓄电池放电时，PbSO4只在负极上生成吗？只在负极上生成吗？答案：答案：不是，正极和负极上均生成不是，正极和负极上均生成PbSO45 5科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，科学家

7、近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电，电池的负极反应酸为电解质的燃料电池发电，电池的负极反应式为式为_。分析：分析：该燃料电池中该燃料电池中H2失去电子，产生失去电子，产生H，因此，因此通通H2的电极为负极，由于该电池用的电极为负极，由于该电池用H3PO4作电解质，作电解质，故负极反应式为故负极反应式为H22e=2H。答案：答案：H22e=2H1 1一般电极反应式的书写一般电极反应式的书写 例例1(2011安徽高考安徽高考)研究人员最近发明了一种研究人员最近发明了一种“水水”电池，这种电池能利

8、用淡水与海水之间含盐量差电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl。下列。下列“水水”电池电池在海水中放电时的有关说法正确的是在海水中放电时的有关说法正确的是 ()A正极反应式：正极反应式：AgCle=AgClB每生成每生成1 mol Na2Mn5O10转移转移2 mol电子电子CNa不断向不断向“水水”电池的负极移动电池的负极移动DAgCl是还原产物是还原产物 解析解析分析元素化合价变化，推知分析元素化合价变化，推知“水电池水电池”中中Ag失去电子，作负极，

9、电极反应式为失去电子，作负极，电极反应式为AgeCl=AgCl，AgCl应为氧化产物；应为氧化产物；MnO2得到电子作正极，得到电子作正极，根据得失电子守恒，每生成根据得失电子守恒，每生成1 mol Na2Mn5O10转移转移2 mol电子；原电池工作过程中，阳离子电子；原电池工作过程中，阳离子(Na)应向正极应向正极运动。运动。 答案答案B 若原电池正、负两极产生的阴、阳离子能与电解若原电池正、负两极产生的阴、阳离子能与电解质溶液中的离子发生反应时，要把后续反应一并写入质溶液中的离子发生反应时，要把后续反应一并写入电极反应式中，如本题中负极反应应为电极反应式中，如本题中负极反应应为AgeCl

10、=AgCl，而不是，而不是Age=Ag。 1工作原理工作原理 (1)以以H2、烃、醇、肼作燃料在负极上失电子发生氧化、烃、醇、肼作燃料在负极上失电子发生氧化反应，以空气或反应，以空气或O2作氧化剂在正极上得到电子，连续不断作氧化剂在正极上得到电子，连续不断的把燃料和氧化剂中的化学能转化为电能。的把燃料和氧化剂中的化学能转化为电能。 (2)所用电极一般为惰性电极。所用电极一般为惰性电极。 (3)所用电解质为酸所用电解质为酸(或碱或碱)、熔融氧化物、熔融氧化物(或熔融盐或熔融盐)等。等。2应用实例应用实例(1)氢氧燃料电池：氢氧燃料电池：电解质电解质负极反应负极反应正极反应正极反应总反应式总反应式

11、酸性电酸性电解质解质2H24e=4HO24e4H=2H2O2H2O2=2H2O碱性电碱性电解质解质2H24e4OH=4H2OO24e2H2O=4OH2H2O2=2H2O A在熔融电解质中，在熔融电解质中，O2由负极移向正极由负极移向正极 B该电池的总反应是：该电池的总反应是：C3H85O2=3CO24H2O C电路中每通过电路中每通过5 mol电子，约有电子，约有5.6 L标准状况下的标准状况下的丙烷被完全氧化丙烷被完全氧化 D通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为：通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为：C3H820e10O2=3CO24H2O 解析解析该燃料电池的化学反应原理是：该

12、燃料电池的化学反应原理是：C3H85O2=3CO24H2O，B正确；放电过程中通入丙烷的正确；放电过程中通入丙烷的电极为负极：电极为负极：C3H820e10O2=3CO24H2O，C正确；通入正确；通入O2的电极为正极：的电极为正极：O24e=2O2，产生，产生的的O2将向负极移动，将向负极移动，A项错。项错。 答案答案A 书写燃料电池电极反应式的方法书写燃料电池电极反应式的方法 (1)(1)电池的负极反应物是还原性物质，失去电子发电池的负极反应物是还原性物质，失去电子发生氧化反应。电池的正极反应物是氧化性物质，得到电生氧化反应。电池的正极反应物是氧化性物质，得到电子发生还原反应。子发生还原反

13、应。 (2)(2)写电极反应式时，一定要注意电解质是什么，写电极反应式时，一定要注意电解质是什么，电解质溶液的酸碱性如何，其中阴、阳离子要和电极反电解质溶液的酸碱性如何，其中阴、阳离子要和电极反应式中出现的离子相对应。应式中出现的离子相对应。 (3) (3)正、负两极的电极反应式在得失电子相正、负两极的电极反应式在得失电子相等时相加，所得电池反应必是燃料燃烧反应和燃等时相加，所得电池反应必是燃料燃烧反应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应式。烧产物与电解质溶液反应的叠加反应式。 (1)燃料电池是连续不断的将燃料和氧化剂的化燃料电池是连续不断的将燃料和氧化剂的化学能转化为电能的装置。学能转化为电能的装置。 (2)铅蓄电池放电时，正、负两极均消耗铅蓄电池放电时，正、负两极均消耗H2SO4，因此两极区域均生成因此两极区域均生成PbSO4，H2SO4的浓度降低。的浓度降低。(3)二次电池充、放电的区别与