人教版高中化学选修四-4-2-化学电源(课件)

形形色色的电池

A

CuZn

稀H2SO4KOH溶液CH4O2H2Oa极b极形形色色的电池ACuZn稀1用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池化学电池用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池化学电池2用途广泛的电池用于“神六”的太阳能电池笔记本电脑专用电池手机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电池用途广泛的电池用于“神六”的太阳能电池笔记本电脑专用电池手机3第2节

化学电源第四章电化学基础第2节化学电源第四章电化学基础4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学习目标1．知道化学电源的分类方法。学习重点常见化学电源的组5化学电池一次电池二次电池燃料电池碱性锌锰电池铅蓄电池氢氧燃料电池锂离子电池银锌蓄电池普通锌锰干电池锌银纽扣电池一、化学电池的分类化学电池一次电池二次电池燃料电池碱性锌锰电池铅蓄电池氢氧燃料6正极：Ag2O+H2O+

2e-=2Ag+2OH－负极：Zn+2OH－-2e-=Zn(OH)2

总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag电池比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流和连续放电电解液：KOH二、一次电池

银锌原电池是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣，故称纽扣电池。盒内一端填充氧化银和石墨组成的活性材料，另一端填充锌汞合金组成的活性材料。

1、银锌电池正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH－负极7普通锌锰电池碱性电池

锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2

和H2O等2、普通干电池负极正极电池反应：（Zn）：Zn–2e-=Zn2+（MnO2和C）：优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。普通锌锰电池碱性电池锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池83、碱性锌-锰干电池电解质：KOH负极：Zn+2OH--2e-

=Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-

缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电电池反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)23、碱性锌-锰干电池电解质：KOH负极：Zn+2OH-9三、二次电池1、铅蓄电池是由两组平行排列的栅状铅合金极板作为主架，正极板上覆盖PbO2,负极板上覆盖Pb三、二次电池1、铅蓄电池是由两组平行排列的栅状铅合金极板作为10放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+SO42--2e-=PbSO4

正极：PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O

氧化反应

还原反应负极：①放电过程（是原电池反应，化学能转化为电能）铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程人们常根据硫酸密度的大小来判断铅蓄电池是否需要充电放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+11②充电过程（是电解池反应，电能转化为化学能）PbSO4+2e-=Pb+SO42-

还原反应阴极：阳极：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-

氧化反应接电源负极接电源正极充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电人们常根据硫酸密度的大小来判断铅蓄电池是否需要充电②充电过程（是电解池反应，电能转化为化学能）PbSO4+12缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池……缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：可重复使用、电压13四、燃料电池：燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……）酸性电解质：碱性电解质负极:2H2-4e-+4OH-==4H2O正极:O2+2H2O+4e-==4OH-总反应:2H2+O2==2H2O负极：2H2-4e-==4H+正极：O2+4H++4e-==2H2O总反应：2H2+O2==2H2O四、燃料电池：燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接141.氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：

，此时电池内总的反应式:

。KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O学以致用1.氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来15书写电极反应式应注意以下几点：2．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）；1．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；3．溶液中不存在O2－：在酸性溶液中它与H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH－；书写电极反应式应注意以下几点：2．负极失电子所得氧化产物和正162.据媒体报道：以氢氧燃料电池为动力的公交车即将在北京试运行。质子交换膜燃料电池（PEMFC）常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢为燃料，空气为氧化剂，铂做催化剂，导电离子是H+。下列对该燃料电池的描述中正确的是()①正极反应为：O2+4H++4e－

=2H2O

②负极反应为：2H2－4e－

=4H+③总的化学反应为：2H2+O2===2H2O④氢离子通过电解质向正极移动

（A）①②③（B）②③④（C）①②④（D）①②③④D学以致用2.据媒体报道：以氢氧燃料电池为动力的公交车即173.一种新型燃料电池，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

在熔融电解质中，O2由负极移向正极B

电池的总反应是：2C4H10＋13O2

8CO2＋10H2OC

通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋4e＝2O2D

通入丁烷的一极是正极，电极反应为：2C4H10＋26e＋13O2＝4CO2＋5H2OBC学以致用3.一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电18练习4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为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32-→4CO2+4e-

阴极反应式：________________________

总电池反应式：______________________2CO+O2→2CO2O2+2CO2+4e-→2CO32-

熔融盐燃料电池练习4熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li19（06重庆-27）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为：请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：（1）放电时：正极的电极反应式是

；电解液中H2SO4的浓度将变

；当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加

g。（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按右图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成

、B电极上生成

，此时铅蓄电池的正负极的极性将

。Pb+PbO2+4H++2SO42-

2PbSO4+2H2OPbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－＝PbSO4＋2H2O对换（06重庆-27）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板20化学电源1、一次电池2、二次电池3、燃料电池——锌锰干电池——铅蓄电池——氢氧燃料电池掌握每一类典型电池的正负极、电极反应；了解每一类电池的优缺点；对其它电池有初步的认识归纳总结化学电源1、一次电池2、二次电池3、燃料电池——锌锰干电池—21减少污染节约资源减少污染222.判断金属的活动性原电池的负极为较活泼的金属，发生氧化反应。

把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连，D上有气泡逸出；A、C相连时A极减轻；B、D相连，B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为＿＿＿＿＿＿＿＿。A>C>D>B二、原电池原理的应用2.判断金属的活动性原电池的负极为较活泼的金属，发生氧化反应233.改变化学反应速率（1）加快反应速率实验室制取氢气，用锌与稀硫酸反应。锌用纯锌好，还是用粗锌好（杂质为碳）？为什么？如果只有纯锌、稀硫酸和硫酸铜，怎么办？3.改变化学反应速率（1）加快反应速率24马口铁和白铁一旦有划痕后，在潮湿的空气中，谁被腐蚀的速度快？（2）减缓反应速率-金属的电化防腐马口铁和白铁一旦有划痕后，在潮湿的空气中，谁被腐蚀的速度快？254.钢铁的电化腐蚀4.钢铁的电化腐蚀26负极：2Fe-4e-=2Fe2+交流与讨论:钢铁的电化学腐蚀FeCFe2+e－O2

OH－电解质溶液钢铁正极：2H2O+O2+4e-=4OH-总反应：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2负极：2Fe-4e-=2Fe2+交流与讨论:274.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3·nH2O（铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。CO2+H2OH2CO3

H++HCO3-电极反应负极Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极C(+)2H++2e=H2↑O2+2H2O+4e=4OH-总反应:Fe+2H+=Fe2+＋H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3·nH2O（铁28归纳总结归纳总结29题目解析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题目解析C负极(即Zn极)在反应时消耗OH－发生原电池反应30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当堂检测燃料电池中，燃料为负极，氧气为正极由于KOH参与电极反应，31题目解析B

当堂检测题目解析B当堂检测32题目解析正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－H2O2

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：2H2－4e－=4H＋，正极：O2＋4H＋＋4e－=2H2O。由于(1)是在碱性条件下反应，KOH量不变，但工作时H2O增多，故溶液变稀，pH将变小；而(2)中为酸溶液，H2SO4不变，水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。当堂检测题目解析正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－H2O233

形形色色的电池

A

CuZn

稀H2SO4KOH溶液CH4O2H2Oa极b极形形色色的电池ACuZn稀34用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池化学电池用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池化学电池35用途广泛的电池用于“神六”的太阳能电池笔记本电脑专用电池手机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电池用途广泛的电池用于“神六”的太阳能电池笔记本电脑专用电池手机36第2节

化学电源第四章电化学基础第2节化学电源第四章电化学基础37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学习目标1．知道化学电源的分类方法。学习重点常见化学电源的组38化学电池一次电池二次电池燃料电池碱性锌锰电池铅蓄电池氢氧燃料电池锂离子电池银锌蓄电池普通锌锰干电池锌银纽扣电池一、化学电池的分类化学电池一次电池二次电池燃料电池碱性锌锰电池铅蓄电池氢氧燃料39正极：Ag2O+H2O+

2e-=2Ag+2OH－负极：Zn+2OH－-2e-=Zn(OH)2

总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag电池比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流和连续放电电解液：KOH二、一次电池

银锌原电池是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣，故称纽扣电池。盒内一端填充氧化银和石墨组成的活性材料，另一端填充锌汞合金组成的活性材料。

1、银锌电池正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH－负极40普通锌锰电池碱性电池

锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2

和H2O等2、普通干电池负极正极电池反应：（Zn）：Zn–2e-=Zn2+（MnO2和C）：优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。普通锌锰电池碱性电池锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池413、碱性锌-锰干电池电解质：KOH负极：Zn+2OH--2e-

=Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-

缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电电池反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)23、碱性锌-锰干电池电解质：KOH负极：Zn+2OH-42三、二次电池1、铅蓄电池是由两组平行排列的栅状铅合金极板作为主架，正极板上覆盖PbO2,负极板上覆盖Pb三、二次电池1、铅蓄电池是由两组平行排列的栅状铅合金极板作为43放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+SO42--2e-=PbSO4

正极：PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O

氧化反应

还原反应负极：①放电过程（是原电池反应，化学能转化为电能）铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程人们常根据硫酸密度的大小来判断铅蓄电池是否需要充电放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+44②充电过程（是电解池反应，电能转化为化学能）PbSO4+2e-=Pb+SO42-

还原反应阴极：阳极：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-

氧化反应接电源负极接电源正极充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电人们常根据硫酸密度的大小来判断铅蓄电池是否需要充电②充电过程（是电解池反应，电能转化为化学能）PbSO4+45缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池……缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：可重复使用、电压46四、燃料电池：燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……）酸性电解质：碱性电解质负极:2H2-4e-+4OH-==4H2O正极:O2+2H2O+4e-==4OH-总反应:2H2+O2==2H2O负极：2H2-4e-==4H+正极：O2+4H++4e-==2H2O总反应：2H2+O2==2H2O四、燃料电池：燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接471.氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：

，此时电池内总的反应式:

。KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O学以致用1.氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来48书写电极反应式应注意以下几点：2．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）；1．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；3．溶液中不存在O2－：在酸性溶液中它与H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH－；书写电极反应式应注意以下几点：2．负极失电子所得氧化产物和正492.据媒体报道：以氢氧燃料电池为动力的公交车即将在北京试运行。质子交换膜燃料电池（PEMFC）常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢为燃料，空气为氧化剂，铂做催化剂，导电离子是H+。下列对该燃料电池的描述中正确的是()①正极反应为：O2+4H++4e－

=2H2O

②负极反应为：2H2－4e－

=4H+③总的化学反应为：2H2+O2===2H2O④氢离子通过电解质向正极移动

（A）①②③（B）②③④（C）①②④（D）①②③④D学以致用2.据媒体报道：以氢氧燃料电池为动力的公交车即503.一种新型燃料电池，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

在熔融电解质中，O2由负极移向正极B

电池的总反应是：2C4H10＋13O2

8CO2＋10H2OC

通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋4e＝2O2D

通入丁烷的一极是正极，电极反应为：2C4H10＋26e＋13O2＝4CO2＋5H2OBC学以致用3.一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电51练习4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为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32-→4CO2+4e-

阴极反应式：________________________

总电池反应式：______________________2CO+O2→2CO2O2+2CO2+4e-→2CO32-

熔融盐燃料电池练习4熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li52（06重庆-27）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为：请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：（1）放电时：正极的电极反应式是

；电解液中H2SO4的浓度将变

；当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加

g。（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按右图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成

、B电极上生成

，此时铅蓄电池的正负极的极性将

。Pb+PbO2+4H++2SO42-

2PbSO4+2H2OPbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－＝PbSO4＋2H2O对换（06重庆-27）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板53化学电源1、一次电池2、二次电池3、燃料电池——锌锰干电池——铅蓄电池——氢氧燃料电池掌握每一类典型电池的正负极、电极反应；了解每一类电池的优缺点；对其它电池有初步的认识归纳总结化学电源1、一次电池2、二次电池3、燃料电池——锌锰干电池—54减少污染节约资源减少污染552.判断金属的活动性原电池的负极为较活泼的金属，发生氧化反应。

把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连，D上有气泡逸出；A、C相连时A极减轻；B、D相连，B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为＿＿＿＿＿＿＿＿。A>C>D>B二、原电池原理的应用2.判断金属的活动性原电池的负极为较活泼的金属，发生氧化反应563.改变化学反应速率（1）加快反应速率实验室制取氢气，用锌与稀硫酸反应。锌用纯锌好，还是用粗锌好（杂质为碳）？为什么？如果只有纯锌、稀硫酸和硫酸铜，怎么办？3.改变化学反应速率（1）加快反应速率57马口铁和白铁一旦有划痕后，在潮湿的空气中，谁被腐蚀的速度快？（2）减缓反应速率-金属的电化防腐马口铁和白铁一旦有划痕后，在潮湿的空气中，谁被腐蚀的速度快？584.钢铁的电化腐蚀4.钢铁的电化腐蚀59负极：2Fe-4e-=2Fe2+交流与讨论:钢铁的电化学腐蚀FeCFe2+e－O2

OH－电解质溶液钢铁正极：2H2O+O2+4e-