4.2《化学电源》ppt课件

书写电极反应式应注意以下几点： 1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则 （如“拆”、“平”）； 2．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．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放电过程
负极： Pb(s) + SO42- (aq) – 2e– ==PbSO4 (s) 氧化反应
正极：PbO2(s) + 4H+(aq)+SO42 – (aq)+2e– ==2PbSO4 (s) +2H2O(l) 还原反应
放电过程总反应：
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) == 2PbSO4(s)+2H2O(l) 铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
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。
(二)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：H2SO4溶液
2)工作机制 为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程
写出普通锌锰干电池的电极反应式和总反应方程式。 负极： Zn – 2e– ==Zn2+ 正极： 2MnO2+2e– +2NH4+==Mn2O3+H2O+2NH3↑ 总反应：2MnO2+Zn+2NH4+==Mn2O3+Zn2+ +2NH3↑
通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能 正常供电了？

练一练3：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：
ab CH4+10OH- - 8e-==CO32- +7H2O ，来自此时电池内总的反应式 ：
CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O 。H2O
2PbSO4(s)+2H2O(l)==Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
铅蓄电池的充放电过程： 放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 充电 2PbSO4(s)+2H2O(l)
练一练1：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 流 总 反 应 式 为 ： Zns ＋ 2MnO2s ＋ H2Ol ＝ ZnOH2s ＋ Mn2O3s下列说法错误的是（ C ） A 电池工作时，锌失去电子
2.锌银电池（纽扣电池）
钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳和
负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端
填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性 材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极
活性材料，电解质溶液为浓KOH溶液， 已知电池内Zn的氧化产物为ZnO
负极：Zn +2OH－ _2e- ==Zn(OH)2 正极：Ag2O + H2O+ 2e- ==2Ag+2OH－ 总反应：Zn+Ag2O+H2O==Zn(OH)2+2Ag 优点：电压高、稳定，低污染。
3.锂电池
锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2==6LiCl+Li2SO3+2S

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减少污染 节约资源
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【课堂练习】
1.如图所示，烧杯内盛水，铁
圈和银圈直接相连接，在接头
处用一根绝缘细线吊住使之平
衡，小心地向烧杯中央滴入
CuSO4溶液，一段时间后可观察到的现象是 A.两圈仍保持平衡 B.铁圈向下倾斜
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碱性锌-锰干电池
电池反应：
Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
电解质： KOH
负极：——Zn Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极：——MnO2 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH + 2OH-
负极
正极 负极 正极
2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e- = 4H2O 2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH2H2 +4OH- - 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
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正极：_____________________。
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1．戏曲脸谱的审美之所以受到各门传 统艺术 的影响 ，是因 为戏曲 艺术综 合了多 门类传 统艺术 ，受到 各门传 统艺术 美学思 想的影 响。

和放电过程有何本质区 别？ • (2)蓄电池经过多次充电和放电使用后，需要给蓄电池 补充硫酸吗？ • 提示：(1)从能量转换角度考虑。充电过程是电能转化 成化学能，放电过程是化学能转化成电能。 • (2)蓄电池在充电和放电过程中发热，电解质溶液中的 水分会不断损失，使硫酸浓度增大，需要补充蒸馏 水。
• 正极：阳离子得到电子生成单质或O2得到电 子，若反应物是O2，则有以下规律： • 电解质溶液呈碱性或中性：O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－ • 电解质溶液呈酸性：O2＋4H＋＋4e－===2H2O • ③正负电极反应式相加得到电池反应的总反应 方程式。 • (2)给出总反应式，写电极反应式。 • 各类电极反应式的一般书写步骤为：①列出物 质，标电子的得失；②选离子，配电荷；③配 个数，巧用水；④两式加，验总式。
• 7．氢氧燃料电池 • 氢氧燃料电池以___ ___ H2为燃料，O 2 为氧化剂，铂 作电极，当用KOH溶液为电解液，电极反应、电 池反应分别为： 2H2－4e－＋4OH－===4H2O • 负极：________________________ ； O2＋4e－＋2H2O===4OH－ • 正极：________________________ ； • 总反应式：2H _________________ 。 2＋O2===2H2O • 8．废旧电池的处理 回收 • ________ 利用废旧电池，不仅可以减少对我们 生存环境的________ ，而且也是对________ 的 破坏 资源 节约。
2．化学电池的分类 一次 电池如普通锌锰电池 化学电池 二次 电池如铅蓄电池 燃料 电池如氢氧燃料电池
• 3．化学电池的优点(1)化学电池的 能量转换效率 较高，供能稳定可靠。 ______________ 形状和大小 不同_____ 电压 容量 和_____ • (2)可以制成各种___________ 的电池及电池组。 • (3)使用方便，易于维护。 • 4．判断电池优劣的主要标准 • (1)比能量：即单位质量或单位体积所能 输出电能 的多少，单位(W·h)/kg或(W·h)/L。 __________ • (2)比功率：即单位质量或单位体积所能 输出功率 的大小，单位W/kg或W/L。 _________ 可储存时间 的长短。 • (3)电池的___________

其它常见化学电源的电极反应式也可据此写出
• 熔融盐燃料电池是一种高温燃料电池。其 工作原理是在负极通入燃料，在正极通入
氧气，使用高温熔融盐作为电解质。某燃
料电池使用碳酸钾作为熔融盐电解质，在
一极通入一氧化碳，在另一极通入二氧化
碳和氧气的混合气，已知该电池的一个电 极反应式为：CO＋CO32－－2e－＝2CO2,请根 据原电池的工作原理，写出另一电极反应 的电极反应式和总反应方程式。
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。 缺点：体积较大、附属设备较多 优点：能量转换率高、清洁、对环境好 其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电 池……
若将上述碱性电池中的燃料换成甲烷，请写 出电极反应式和总反应式。
如何利用规律实现更好记忆呢？
超级记忆法-记忆
规律
记忆后
选择巩固记忆的时间 艾宾浩斯遗忘曲线
超的时间！ TIP2：人的记忆周期分为短期记忆和长期记忆两种。 第一个记忆周期是 5分钟 第二个记忆周期是30分钟 第三个记忆周期是12小时 这三个记忆周期属于短期记忆的范畴。
后摄抑制：可以理解为因为接受了新的内容，而把前 面看过的忘记了
超级记忆法-记忆 规律
TIP1：我们可以选择记忆的黄金时段——睡前和醒后！ TIP2：可以在每天睡觉之前复习今天或之前学过的知识，由于不受后摄抑制的 影 响，更容易储存记忆信息，由短时记忆转变为长时记忆。
如何利用规律实现更好记忆呢？
超级记忆法-记忆 规律
• 若将上述电池的电解液换成质子交换膜， 所形成的电池就是质子交换膜电池，质子
交换膜能允许氢离子通过，请写出质子交 换膜电池的电极反应式和总反应式。

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化学电源已有200多年的发展历史：
1836年，英国化学家和气象学家丹尼尔（1790-1845） 对“伏特电堆”进行了改良，他使用稀硫酸作电解液， 解决了电池极化问题，制造出第一个不极化、能保持平 稳电流、并可反复充电的锌-铜电池，又称“丹尼尔电 池”。
从1859年普兰特 (Plant‘e)试制成功化成式铅蓄电池以后， 化学电源便进入了萌芽状态。
锌-银电池 Zn| KOH | Ag2O 锂电池

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（2）蓄电池 (二次电池)
电池工作时，在两极上进行的反应均为可逆 反应。因此可用充电的方法使两极活性物质恢复 到初始状态，从而获得再生放电的能力。这种充 电和放电能够反复多次，循环使用。常见的蓄电 池有：
铅酸蓄电池 Pb|H2SO4|PbO2 镉-镍蓄电池 Cd|KOH|NiOOH
（1）原电池 (一次电池)
电池经过连续放电或间歇放电后，不能用充电 的方法使两极的活性物质恢复到初始状态，即反 应是不可逆的，因此两极上的活性物质只能利用 一次。
原电池的特点是小型、携带方便，但放电电流 不大。一般用于仪器及各种飞子器件。广泛应用 的原电池有:
锌-锰干电池 Zn|NH4Cl，ZnCl2| MnO2， 锌-汞电池 Zn| KOH |HgO
综上所述，化学电源的发展是和社会的进步、 科学技术的发展分不开的，同时化学电源的发展 反过来又推动了科学技术和生产的发展。
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二、 化学电源的分类
化学电源的分类有不同的方法： 1.按活性物质的保存方式分类
(1)活性物质保持在电极上 (i)非再生型一次电池 (ii)再生型二次电池 (蓄电池)
铁-镍蓄电池 Fe|KOH|NiOOH

2)分类: ②二次电池(充电电池) 铅蓄电池、镍镉电池、
③燃料电池
镍氢电池、锂电池等
①能量转换效率高，供能稳定可靠。
3)优点:
②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。 ③易维护，可在各种环境下工作。
4)电池优劣的判断标准:
①比能量 ［符号(A·h/kg)，(A·h/L)］ 指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少
②比功率 [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
一次性电池与充电电池的本质区别：
一次性电池中的氧化还原反应是不可逆转的。
充电电池的氧化还原反应是可逆转的。 充电电池放完电后，在外部充电的情况下， 反应就会逆向进行， 而达到原来的状态，从而又能够使用了。
放电 充电
2PbSO4+2H2O
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
__P__b_O__2_+__2_e_－_+__4__H_+__+_S_O__4_2_- _=___P_b_S__O_4__+__2_H__2O____； 电解液中H2SO4的浓度将变__小______；当外电路通过1 mol电子时， 理论上负极板的质量增加___4__8___g。
+2
+4
阳极：PbSO4(s) + 2H2O(l) -2e- =PbO2(s) + 4H+（aq) + SO42- (aq)
充+
电
- 阴极：
+2
0
PbSO4(s) + 2e- = Pb(s) + SO42-(aq)

碱性锌锰电池： Zn＋2MnO2＋2H2O＝2MnOOH＋Zn(OH)2 （氢氧化氧锰）
电极反应： 负极：Zn＋2OH-－2e-＝Zn(OH)2 负极附近溶液中c(OH-)减小，pH减小
正极：2MnO2＋2H2O＋2e-＝2MnOOH＋2OH正极附近溶液中c(OH-)增大，pH增大
电子移动方向： 电子从锌电极经过导线（或外电路）流向 MnO2电极
氢氧燃料电池： 2H2＋O2＝2H2O
H2 负极
电解质
O2 正极 H2O
酸性电解质： 负极：2H2－4e-＝4H+ 正极：O2＋4H+＋4e-＝2H2O
碱性电解质： 负极：2H2＋4OH-－4e-＝4H2O 正极：O2＋2H2O＋4e-＝4OH-
CH4燃料电池： CH4＋2O2＝CO2＋2H2O
高中化学课件
金戈铁骑整理敬请各位同仁批评指正共同进步
化学电源
判断一个电池的优劣或是否适合某种需要，主要看这 种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少或者 输出功率的大小以及电池的可储存时间的长短。
电能的计算方法：
失去电子的物质的量×NA×1.6×10-19×电压 ↑
法拉第常数
一、一次电池
一次电池的活性物质（发生氧化还原反应的物质）消耗 到一定程度，就不能再使用了。
A．放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化 B．放电时负极反应为：Zn－2e-＋2OH-＝Zn(OH)2 C．放电时正极附近溶液的碱性增强 D．充电时阳极反应为：Fe(OH)3－3e-＋5OH-＝FeO42-＋4H2O
三、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。其电极本身不包含活性物质，只是一 个催化转化元件。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供 给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于 是电池就连续不断地提供电能。