高中化學(xué) 4.2《化學(xué)電源》課件1 新人教版選修4.ppt

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第四章電化學(xué)基礎(chǔ),第二節(jié)化學(xué)電源,形形色色的電池,用途廣泛的電池,用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池,化學(xué)電池,用于“神六”的太陽(yáng)能電池,筆記本電腦專用電池,手機(jī)專用電池,攝像機(jī)專用電池,各式各樣的紐扣電池,化學(xué)電池,在日常生活和學(xué)習(xí)中，你用過(guò)哪些電池，你知道電池的其它應(yīng)用嗎？,電池,,,,,化學(xué)電池,太陽(yáng)能電池,原子能電池,將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置,將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置,將放射性同位素自然衰變時(shí)產(chǎn)生的熱能通過(guò)熱能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,你知道嗎？,1、概念:,將化學(xué)能變成電能的裝置,2、分類:,①一次電池又稱不可充電電池——干電池②二次電池又稱充電電池——蓄電池③燃料電池——?dú)溲跞剂想姵?,化學(xué)電池,銀鋅鈕扣電池,正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH－,負(fù)極：Zn+2OH－-2e-=Zn(OH)2,總反應(yīng)：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag,一次電池,一次電池,普通鋅錳電池,普通干電池,優(yōu)點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：放電時(shí)間短，電壓下降快。,堿性鋅-錳干電池,缺點(diǎn)：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價(jià)格較貴,優(yōu)點(diǎn)：比能量和儲(chǔ)存時(shí)間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電,堿性電池,一次電池,二次電池,鉛蓄電池,放電過(guò)程總反應(yīng)：,Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,Pb+SO42--2e-=PbSO4,正極：,PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O,氧化反應(yīng),還原反應(yīng),負(fù)極：,①放電過(guò)程,鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的逆過(guò)程,鉛蓄電池,②充電過(guò)程,PbSO4+2e-=Pb+SO42-,還原反應(yīng),陰極：,陽(yáng)極：,PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-,氧化反應(yīng),,接電源負(fù)極,,接電源正極,充電過(guò)程總反應(yīng)：,2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4,鉛蓄電池的充放電過(guò)程：,Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,缺點(diǎn)：,比能量低、廢棄電池污染環(huán)境,優(yōu)點(diǎn)：,可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉,其它二次電池,鎳鎘電池、鎳氫電池、銀鋅電池、鋰電池、鋰離子電池……,鉛蓄電池,燃料電池,燃料電池是利用燃料和氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電源。（氫氣、甲烷、肼、甲醇、氨等燃料電池……）,氫氧燃料電池,堿性電解質(zhì)（KOH）負(fù)極:2H2-4e-+4OH-==4H2O正極:O2+2H2O+4e-==4OH-總反應(yīng):2H2+O2==2H2O,,若把氫氧化鉀換成硫酸,電極反應(yīng)式又該如何呢？,酸性電解質(zhì)：負(fù)極：2H2-4e-==4H+正極：O2+4H++4e-==2H2O總反應(yīng)：2H2+O2==2H2O,若將上述電池的電解液換成質(zhì)子交換膜，所形成的電池就是質(zhì)子交換膜電池，質(zhì)子交換膜能允許氫離子通過(guò)，請(qǐng)寫(xiě)出質(zhì)子交換膜電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。,負(fù)極：2H2-4e-==4H+正極：O2+4H++4e-==2H2O總反應(yīng)：2H2+O2==2H2O,①氧化劑與還原劑在工作時(shí)不斷補(bǔ)充；②反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出；③能量轉(zhuǎn)化率高(超過(guò)80%)，普通的只有30%，有利于節(jié)約能源。缺點(diǎn)：體積較大、附屬設(shè)備較多優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換率高、清潔、對(duì)環(huán)境好其它燃料電池：烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池……,燃料電池的規(guī)律,燃料電池與前幾種電池的差別：,①燃料做負(fù)極，助燃劑氧氣為正極②電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng)，只起傳導(dǎo)電子的作用。,若將上述堿性電池中的燃料換成甲烷，請(qǐng)寫(xiě)出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。,總反應(yīng)式：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O正極：2O2+8e-+4H2O=8OH-負(fù)極：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O,若將上述堿性電池中的燃料換成甲醇，請(qǐng)寫(xiě)出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。,,,總反應(yīng)：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O,,正極：3O2+12e-+6H2O=12OH-,負(fù)極：2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O,怎樣書(shū)寫(xiě)燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式？,書(shū)寫(xiě)步驟：,熔融鹽燃料電池是一種高溫燃料電池。其工作原理是在負(fù)極通入燃料，在正極通入氧氣，使用高溫熔融鹽作為電解質(zhì)。某燃料電池使用碳酸鉀作為熔融鹽電解質(zhì)，在一極通入一氧化碳，在另一極通入二氧化碳和氧氣的混合氣，已知該電池的一個(gè)電極反應(yīng)式為：CO＋CO32－－2e－＝2CO2,請(qǐng)根據(jù)原電池的工作原理，寫(xiě)出另一電極反應(yīng)的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。,固體氧化物燃料電池是一種采用固體氧化物作為電解質(zhì)的燃料電池。該電池中的固體氧化物電解質(zhì)是一種特殊的固體電解質(zhì)，能夠允許氧離子通過(guò)。其工作原理是在負(fù)極通入燃料，在正極通入氧氣，而氧氣所形成的氧離子能夠通過(guò)氧化物電解質(zhì)。某燃料電池使用固體氧化物作為電解質(zhì)，在一極通入一氧化碳，在另一極通入氧氣，請(qǐng)根據(jù)原電池的工作原理，寫(xiě)出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。,小結(jié)：,化學(xué)電源,,1、一次電池,2、二次電池,3、燃料電池,——鋅錳干電池,——鉛蓄電池,——?dú)溲跞剂想姵?,掌握每一類典型電池的正負(fù)極、電極反應(yīng)；了解每一類電池的優(yōu)缺點(diǎn)；對(duì)其它電池有初步的認(rèn)識(shí),沖擊高考題:1、（江蘇高考）堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電流總反應(yīng)式為：Zn?s?＋2MnO2?s?＋H2O?l?＝Zn?OH?2?s?＋Mn2O3?s?下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A?電池工作時(shí)，鋅失去電子B?電池正極電極反應(yīng)式為：2MnO2?s?＋H2O?l?＋2e?＝Mn2O3?s?＋2OH??aq?C?電池工作時(shí)，電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極D?外電路中每通過(guò)0?2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少6?5g,C,2:氫氣是燃料電池最簡(jiǎn)單的燃料，雖然使用方便，卻受到價(jià)格和來(lái)源的限制。常用的燃料往往是某些碳?xì)浠衔?，如：甲烷、汽油等。?qǐng)寫(xiě)出將圖中氫氣換成甲烷時(shí)所構(gòu)成的甲烷燃料電池中a極的電極反應(yīng)式：，此時(shí)電池內(nèi)總的反應(yīng)式:。,CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,3、如圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是(),A．a(chǎn)電極是負(fù)極B．b電極的電極反應(yīng)為：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑C．氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源D．氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部?jī)?chǔ)藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置,,,C,