原電池第二課時(shí)lk

1、2021-11-211第四章第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 原電池原電池第第2 2課時(shí)課時(shí) 原電池電極方程式的書(shū)寫(xiě)原電池電極方程式的書(shū)寫(xiě)新課標(biāo)人教版高中化學(xué)課件系列新課標(biāo)人教版高中化學(xué)課件系列Zn 稀硫酸稀硫酸Zn2e- = Zn2+2H+2e-=H2總反應(yīng)式總反應(yīng)式: :Zn+2H+= Zn2+H2正正Cu1.寫(xiě)出電極反應(yīng)寫(xiě)出電極反應(yīng)Cu FeClFeCl3 3Cu2e- = Cu2+2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+總反應(yīng)式總反應(yīng)式: :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+C2.Mg 稀硫酸稀硫酸Mg2e- = Mg2+2H+2e-=H2總反應(yīng)式總反應(yīng)式: :M

2、g+2H+= Mg2+H2Al3.Mg 氫氧化鈉氫氧化鈉總反應(yīng)式總反應(yīng)式: :2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2- + 3H2Al4.Al 稀硝酸稀硝酸Al3e- = Al3+4H+NO3-+3e-=NO+2H2O 總反應(yīng)式總反應(yīng)式: :Al+4H+NO3-=Al3+NO+2H2O Cu5.Al 濃硝酸濃硝酸Cu2e- = Cu2+總反應(yīng)式總反應(yīng)式: :Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2 +2H2O Cu6.4H+2NO3-+2e-=2NO2+2H2O 用于用于“神六神六”的太陽(yáng)能電的太陽(yáng)能電池池筆記本電腦專(zhuān)用電池筆記本電腦專(zhuān)用電池手機(jī)專(zhuān)用電池手機(jī)專(zhuān)用電池?cái)z像機(jī)專(zhuān)用電

3、池?cái)z像機(jī)專(zhuān)用電池各式各樣的紐扣電各式各樣的紐扣電池池、化學(xué)電池分類(lèi)、化學(xué)電池分類(lèi)化學(xué)電池化學(xué)電池一次電池一次電池二次電池二次電池燃料電池燃料電池定義定義例子例子電池中的反應(yīng)物質(zhì)電池中的反應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行一次氧化還原進(jìn)行一次氧化還原反應(yīng)并放電之后，反應(yīng)并放電之后，就不能再次利用就不能再次利用又稱(chēng)充電電池或又稱(chēng)充電電池或蓄電池蓄電池在放電后經(jīng)充電可使電在放電后經(jīng)充電可使電池中的活性物質(zhì)獲得重池中的活性物質(zhì)獲得重生，恢復(fù)工作能力，可生，恢復(fù)工作能力，可多次重復(fù)使用多次重復(fù)使用是一種連續(xù)地將燃料和是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的化學(xué)電源，化成電能的化學(xué)電源，又稱(chēng)連續(xù)電池

4、又稱(chēng)連續(xù)電池干電池：干電池：電池中的電池中的電解質(zhì)溶液制成膠電解質(zhì)溶液制成膠體，不流動(dòng)，故稱(chēng)體，不流動(dòng)，故稱(chēng)干電池干電池鉛蓄電池、鉛蓄電池、鋅銀蓄電池、鋅銀蓄電池、鎳鎘電池、鎳鎘電池、鋰離子電池鋰離子電池氫氣、甲醇、天然氣、氫氣、甲醇、天然氣、煤氣與氧氣組成燃料煤氣與氧氣組成燃料電池。電池。如：普通鋅錳電池、如：普通鋅錳電池、堿性鋅錳電池、鋅堿性鋅錳電池、鋅銀紐扣電池銀紐扣電池一、化學(xué)電池一、化學(xué)電池小型高性能小型高性能燃料電池燃料電池 、化學(xué)電池優(yōu)點(diǎn)、化學(xué)電池優(yōu)點(diǎn)（）能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。（）能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。（）可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的（）可以制成各種形

5、狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。電池和電池組，使用方便。（）易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。（）易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。、判斷電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)判斷電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn) （）比能量（）比能量 符號(hào)符號(hào)(Ah/kg)，(Ah/L)指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少（）比功率（）比功率符號(hào)是符號(hào)是W/kg，W/L)指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大?。?）電池的儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短）電池的儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲(chǔ)存時(shí)

6、間長(zhǎng)的電池，其質(zhì)量好。功率大、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)的電池，其質(zhì)量好。二、一次電池二、一次電池普通鋅錳電池普通鋅錳電池鋅筒鋅筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通鋅普通鋅- -錳干電池的結(jié)構(gòu)錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等1、普通干電池（酸性條件下）、普通干電池（酸性條件下）負(fù)極負(fù)極正極正極電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：（Zn）：）：Zn 2e- = Zn2+（C）：）：優(yōu)點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。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。缺點(diǎn)：放電時(shí)間短，電壓下降快。2MnO2+2NH4+2e- =Mn2O3+2NH3+H2OZn2MnO2+2NH4Cl =Mn2O3+ZnCl2

7、+2NH3+H2O2、堿性鋅、堿性鋅-錳電池錳電池電解質(zhì)：電解質(zhì)：KOH負(fù)極：負(fù)極：(Zn)(Zn)Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2正極：正極：(C)(C)2MnO2+ 2H2O+ 2e- = 2MnOOH+2OH-缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價(jià)格較貴。多數(shù)只能一次使用，不能充電；價(jià)格較貴。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：比能量和儲(chǔ)存時(shí)間有所提高，適用于大電流比能量和儲(chǔ)存時(shí)間有所提高，適用于大電流 和連續(xù)放電。和連續(xù)放電。電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：Zn+ 2MnO2+ 2H2O = 2MnOOH+ Zn(OH)2堿性電池堿性電池 3、銀、銀鋅鋅鈕扣電池鈕扣電池正極：正極：Ag2O + H2

8、O+ 2e- = 2Ag+2OH負(fù)極：負(fù)極：Zn +2OH-2e- = ZnO+H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)： Zn+ Ag2O = ZnO+ 2Ag三、二次電池三、二次電池1、鉛蓄電池放電過(guò)程總反應(yīng)：放電過(guò)程總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb + SO42- -2e- =PbSO4 正極：正極：PbO2 + 4H+SO42-+2e- =PbSO4 +2H2O 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 還原反應(yīng)還原反應(yīng)負(fù)極：負(fù)極：放電過(guò)程放電過(guò)程鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的逆過(guò)程。鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的逆過(guò)程。Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放電放電充電充電鉛

9、蓄電池的充放電過(guò)程：鉛蓄電池的充放電過(guò)程：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境。比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉。價(jià)格低廉。其它二次電池其它二次電池鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池離子蓄電池四、燃料電池四、燃料電池燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。 1.氫氧燃料電池氫氧燃料電池 酸性電解質(zhì)：酸性電解質(zhì)：堿性電解質(zhì)堿性電解質(zhì)負(fù)

10、極負(fù)極: 2H2-4e-+4OH-=4H2O正極正極: O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng)總反應(yīng): 2H2+O2=2H2O負(fù)極：負(fù)極： 2H2-4e-=4H+正極：正極： O2+4H+4e-=2H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O閱讀閱讀P76-77了解燃料電池的優(yōu)點(diǎn)了解燃料電池的優(yōu)點(diǎn)氫氧燃料電池電極反應(yīng)氫氧燃料電池電極反應(yīng)總反應(yīng)：總反應(yīng)： 2H2 + O2 = 2H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O O2 + 2H

11、2O + 4e- = 4OH-2021-11-2120 1991 1991年，我國(guó)首創(chuàng)，用作海上標(biāo)志燈。以海水為年，我國(guó)首創(chuàng)，用作海上標(biāo)志燈。以海水為電解液，靠空氣中的氧使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。電解液，靠空氣中的氧使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。 負(fù)極負(fù)極：4A1-12e4A1-12e- - 4A14A13+3+ 正極正極：3O3O2 2+6H+6H2 2O+12eO+12e- - 12OH12OH- - 電池總反應(yīng)式電池總反應(yīng)式：4A1+3O4A1+3O2 2+6H+6H2 2O O4A1(OH)4A1(OH)3 3 這種海水電池比這種海水電池比“干電池干電池”的能量高的能量高20205050倍。倍

12、。燃料電池燃料電池2021-11-2121 該電池用金屬鉑片插入該電池用金屬鉑片插入KOHKOH溶液中作電極，又在兩極溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣上分別通甲烷和氧氣: : 負(fù)極負(fù)極：CHCH4 4 + 10OH+ 10OH- - - 8e- 8e- - COCO3 32- 2- + 7H+ 7H2 2O O 正極正極：2O2O2 2 + 4H+ 4H2 2O + 8eO + 8e- - 8OH8OH- - 電池總反應(yīng)式電池總反應(yīng)式：CHCH4 4+2O+2O2 2+2KOH +2KOH K K2 2COCO3 3+3H+3H2 2O O思考：思考：甲醇燃料電池甲醇燃料電池 （電解質(zhì)

13、為電解質(zhì)為KOHKOH）燃料電池燃料電池燃料電池的規(guī)律燃料電池的規(guī)律燃料做負(fù)極，助燃劑氧氣為正極燃料做負(fù)極，助燃劑氧氣為正極電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng)，只起傳導(dǎo)電子的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。作用。能量轉(zhuǎn)化率高能量轉(zhuǎn)化率高(超過(guò)超過(guò)80%)，普通的只有，普通的只有30%，有利于節(jié)約能源。有利于節(jié)約能源。燃料電池與前幾種電池的差別：燃料電池與前幾種電池的差別：氧化劑與還原劑在工作時(shí)不斷補(bǔ)充；氧化劑與還原劑在工作時(shí)不斷補(bǔ)充；反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：2 2負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得負(fù)極失電子所得氧化

14、產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如4價(jià)的價(jià)的C在在酸性溶液中酸性溶液中以以CO2形式存在，在形式存在，在堿性溶液中堿性溶液中以以CO32形式存在）；形式存在）；1 1將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后，相加得到將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后，相加得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反總反應(yīng)，總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反應(yīng)；應(yīng)；3 3溶液中不存在溶液中不存在O2：在酸性溶液中它與：在酸性溶液中它與H結(jié)結(jié)合成合成H2O、在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成、在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成OH；練習(xí)練習(xí)1: 堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，堿性電池

15、具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅因而得到廣泛應(yīng)用。鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電流總反應(yīng)式為：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)誤的是下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 （ ） A 電池工作時(shí)，鋅失去電子電池工作時(shí)，鋅失去電子 B 電池正極電極反應(yīng)式為：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)外電路中每通過(guò)0 2 mol電子，鋅的質(zhì)量理

16、論上減電子，鋅的質(zhì)量理論上減小小6 5 g C C練習(xí)練習(xí)2 2：航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池具有高航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。氫氧燃料電池有酸式能、輕便、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時(shí)的總反應(yīng)都可以表示為和堿式兩種，它們放電時(shí)的總反應(yīng)都可以表示為2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O，酸式電池中電解質(zhì)是酸，其負(fù)極反，酸式電池中電解質(zhì)是酸，其負(fù)極反應(yīng)可表示為應(yīng)可表示為2H2H2 2-4e-4e- -=4H=4H+ + ，則其正極反應(yīng)式，則其正極反應(yīng)式為為 。堿式電池的電解質(zhì)是堿，。堿式電池的電解質(zhì)是堿，其正極反應(yīng)式為其正極反應(yīng)

17、式為O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -，則其負(fù)極反應(yīng)，則其負(fù)極反應(yīng)可表示為可表示為 。O O2 2+4e+4e- -+4H+4H+ +=2H=2H2 2O O 2H2H2 2-4e-4e- -+4OH+4OH- -=4H=4H2 2O O 練習(xí)練習(xí)3:3:氫氣是燃料電池最簡(jiǎn)單的燃料，雖然使用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)往是某些碳?xì)浠衔?，如：甲烷、汽油等。?qǐng)寫(xiě)出圖中甲烷燃料電池中出圖中甲烷燃料電池中a a極的電極反應(yīng)式：極的電極反應(yīng)式： ，此時(shí)