人教版选修四高中化学4.2-化学电源ppt优秀课件

化学电源
［学与问］在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知 道电池的其它应用吗？
化学电池
将化学能转换成电能的装置
电池
太阳能电池
将太阳能转换成电能的装置
原子能电池
将放射性同位素自然衰变时产生的热 能通过热能转换器转变为电能的装置
用途广泛的电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
用途广泛的电池
用于“神六”的太阳能电 池
锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)： 8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S 负极：8Li-8e-=8Li+正极： 3SOCl2+8。e-=6Cl-+SO32-+2S
用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳定 电压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和 航空领域。
放电过程
负极： Pb+ SO42- - 2e- = PbSO4 氧化反应 正极： PbO2 + 4H++SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
电解质：KOH溶液。
反应式如下：
NiO2 + Cd + 2H2O
放电 充电
Ni(OH)2 + Cd(OH)2
写出电极反应式。
负极：Cd - 2e- + 2OH- = Cd(OH)2 正极：NiO2 + 2e- + 2H2O = Ni(OH)2 + 2OH-
特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。
四、燃料电池
总反应式:
2MnO2 + H2 = Mn2O3 + H2O
Zn + 2NH4+ + 2MnO2 = Zn2＋ + 2NH3 + Mn2O3 + 缺点：放电量小，放电H过2O程中易气涨或漏液
2.碱性锌-锰干电池
碱性电池
该电池的正负极材料和电解质．
金属外壳 负极：——Zn
Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
MnO2
正极： ——MnO2
锌粉和KOH 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-
的混合物
电解质： KOH
总反应式: Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
改进后碱性锌锰电池的优点： 电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨2O为_正__极___ 电解液: KOH溶液
笔记本电脑专用电池 手机专用电池
摄
池各
像
式
机
各
专
样
用
的
电
纽
池
扣
电
一次电池
普通锌锰电池
1.普通锌-锰干电池
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，吸收正极产生的H2，防止产生极化现象。
电极方程式： 负极(Zn): Zn－2e-＝Zn2＋
正极(石墨)：2NH4+ + 2e- ＝ 2NH3 + H2
放电
化学能
电能
充电
优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。
缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境。
银锌蓄电池
正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合 金，电解质溶液KOH。反应式为： 2Ag+Zn(OH)充2 电 Zn+Ag2O+H2O
放电 写出电极反应式。
镉镍电池
负极材料：Cd；正极材料：涂有NiO2，
大有发展前景的燃料电池
燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃 料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的 化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃 料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发 电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太 多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等 废气污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代
多孔性金属电极(Pt) 具有催化性能
方法指导
怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？ 书写步骤： （1）写出燃烧反应的化学方程式； （2）根据电解液改写燃料电池总反应； （3）写出正极的电极反应式(一般较简单); （4）由燃料电池总反应式减去正极的电极反应式得
电极反应式:
纽扣电池
负极: Zn＋2OH－－2e-＝Zn(OH)2
正极: Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－
总反应式: Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2
优点：比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电 流连续放电。广泛用于电子手表、照相机、计算器和 其他微型电子仪器。
4、锂电池：
氢氧燃料电池：
电极: Pt制作的惰性电极
电解质溶液: KOH溶液
反应原理:
负极: 2H2 + 4OH－－4e- ＝ 4H2O 正极: O2 ＋ 2H2O ＋ 4e- ＝ 4OH－ 总反应：2H2 ＋ O2 ＝ 2H2O
电解质溶液: H2SO4溶液 反应原理:
负极: 2H2 －4e- ＝ 4H+ 正极: O2 ＋ 4H+ ＋ 4e- ＝ 2H2O 总反应：2H2 ＋ O2 ＝ 2H2O
末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入 实用阶段。
燃料电池的规律
①燃料做负极，助燃剂氧气为正极 ②电极材料一般不参加化学反应，只起传导 电子的作用。
燃料电池与前几种电池的差别： ①氧化剂与还原剂在工作时不断补充； ②反应产物不断排出
③能量转化率高(超过80%)，普通的只有 30%，有利于节约能源。
电极反应式的书写
负极：M-ne-=Mn+ (注意燃料电池等常见新型电池)
正极：①酸性溶液中：2H++2e-=H2↑ ②不活泼金属盐溶液：Mn++ne-=M
③中性、弱酸性、碱性条件下：
2H2O+O2+4e-=4OH电极反应生成的产物一定不能与电解质溶液矛盾，如 Fe-2e- =Fe2+ ， 而Fe2+能否存在，必须考虑离子共存。 再如正极若O2中氧元素降价为-2，是否以O2-存在， 中性、弱酸性、碱性条件下，生成OH- ；酸性条件下， 生成H2O。
介质 酸性
中性
碱性
氢氧燃料电池
电池反应：
负极 正极
负极
正极 负极 正极
2H2 +Ｏ２ = 2H2O
2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH2H2 +4OH- - 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
还原反应
铅蓄电池的充放电过程：
放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 充电 2PbSO4(s)+2H2O(l)
二次电池
铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池……
➢铅蓄电池
1)正负极材料
正极：PbO2 负极：Pb 电解质溶液：H2SO4(aq)
2)工作机制 充电电池中能量的转化关系：