高中化學(xué)：4-2《化學(xué)電源》課件完整版(人教版選修4)

1、 形形色色的電池形形色色的電池 A A CuZn 稀稀H H2 2SOSO4 4KOH溶液溶液 CH4 O2 2 H2Oa極極 b極極用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池用途廣泛的電池用途廣泛的電池用于用于“神六神六”的太陽能電的太陽能電池池筆記本電腦專用電池筆記本電腦專用電池手機專用電池手機專用電池攝像機專用電池攝像機專用電池各式各樣的紐扣電各式各樣的紐扣電池池紐扣電池紐扣電池化學(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堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池鉛蓄電池鉛蓄電池氫氧燃料電池等氫氧燃料電池等鋰離子電池鋰離子電池銀鋅蓄電池銀鋅蓄電池普通普通鋅錳鋅錳干電池干電

2、池鋅銀紐扣電池鋅銀紐扣電池化學(xué)電池的分類化學(xué)電池的分類1.鋅銀鈕扣電池鋅銀鈕扣電池正極：正極：Ag2O + H2O+ 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電極分別為電極分別為Ag2O和和Zn電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為KOH普通鋅錳電池普通鋅錳電池堿性電池堿性電池 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2、普通干電池普通干電池負(fù)極負(fù)極正極正極422),(Z n N H C lZ nC lM nOC2222222MnOH OeMnO

3、OHOH電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：24322222()ZnMnONH ClMnOOHZn NHCl氫氧化氧錳氫氧化氧錳（Zn）：）：Zn 2e- = Zn2+（MnO2和和C）：）：優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。 缺點：放電時間短，電壓下降快。缺點：放電時間短，電壓下降快。3、堿性鋅、堿性鋅-錳干電池錳干電池電解質(zhì)：電解質(zhì)：KOH負(fù)極：負(fù)極：ZnZnZn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2正極：正極：MnOMnO2 22MnO2+2H2O+2e- = 2MnOOH+2OH-缺點：缺點：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴優(yōu)點：優(yōu)

4、點：比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流比能量和儲存時間有所提高，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單位質(zhì)量的電極材單位質(zhì)量的電極材料放出電能的大小料放出電能的大小可充電電池也稱為可充電電池也稱為_電池，電池，可以反復(fù)可以反復(fù)_電和電和_電，電，是電池發(fā)展的一個重要方向。是電池發(fā)展的一個重要方向。二次二次放放充充鉛蓄電池鉛蓄電池鋰電池鋰電池v放電過程放電過程負(fù)極：負(fù)極：氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) Pb+SO42-2e-=PbSO4正極：正極：還原反應(yīng)還原反應(yīng) PbO2+4H+SO42-+2e-=2PbSO4 +2H2O放電過程

5、總反應(yīng)：放電過程總反應(yīng)： Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2Ov充電過程充電過程陰極陰極( (接電源負(fù)極接電源負(fù)極) )：還原反應(yīng)還原反應(yīng) PbSO4+2e-=Pb+SO42-陽極陽極( (接電源正極接電源正極) )：氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 2PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SO42-充電過程總反應(yīng)：充電過程總反應(yīng)： 2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4鉛蓄電池的充放電過程鉛蓄電池的充放電過程：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放電放電充電充電 鉛蓄電池鉛蓄電池用途：用途：優(yōu)點：優(yōu)點：主要缺點：主要缺點：電動自行車、汽車、發(fā)電站等都要用

6、到它電動自行車、汽車、發(fā)電站等都要用到它可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉安全可靠、價格低廉比能量低、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 燃料電池燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的是一種連續(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。（氫氣、化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。（氫氣、烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池?zé)N、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池） 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)極負(fù)極: 2H2-4e-+4OH-=4H2O正極正極: O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng)總反應(yīng): 2

7、H2+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書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點：書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點：2 2負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)負(fù)極失電子所得氧化產(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)（如物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如4價的價的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，相加得到總反應(yīng)，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)即得到另一極反應(yīng)

8、；總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反應(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)合成結(jié)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，堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，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 下列說法錯誤的是下列說法錯誤的是 （ ）A 電池工作時，鋅失去電子電池工作時，鋅失去電子B 電池

9、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，電子由正極通過外電路流向負(fù)極電池工作時，電子由正極通過外電路流向負(fù)極D 外電路中每通過外電路中每通過0 2 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減電子，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、無污染的優(yōu)點。氫氧燃料電池有酸式能、輕便、無污染的優(yōu)點。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時的總反應(yīng)都可以表示為和堿式兩種，它們放電時的總反應(yīng)都可以表示為2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2

10、O 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)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單的燃料，雖然使用氫氣是燃料電池最

11、簡單的燃料，雖然使用方便，卻受到價格和來源的限制。常用的燃料往方便，卻受到價格和來源的限制。常用的燃料往往是某些碳?xì)浠衔?，如：甲烷、汽油等。請寫往是某些碳?xì)浠衔?，如：甲烷、汽油等。請寫出將圖中氫氣換成甲烷時所構(gòu)成的甲烷燃料電池出將圖中氫氣換成甲烷時所構(gòu)成的甲烷燃料電池中中a a極的電極反應(yīng)式：極的電極反應(yīng)式： ，此時電池內(nèi)總的反應(yīng)式此時電池內(nèi)總的反應(yīng)式: : 。 KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O1 1、在含有、在含有H H2 2S S氣體的空氣中，銀器表面易變黑（生成了氣體的空氣中，銀器

12、表面易變黑（生成了AgAg2 2S S），為了除去銀器表面），為了除去銀器表面AgAg2 2S S，可采用如下方法：在一，可采用如下方法：在一個鋁制的容器中放入食鹽溶液，將銀器浸入食鹽溶液，使個鋁制的容器中放入食鹽溶液，將銀器浸入食鹽溶液，使銀器與鋁接觸良好過一段時間，銀器表面變?yōu)殂y白色，銀器與鋁接觸良好過一段時間，銀器表面變?yōu)殂y白色，并聞到臭雞蛋的氣味，觀察到有少量白色絮狀沉淀生成，并聞到臭雞蛋的氣味，觀察到有少量白色絮狀沉淀生成，請用電極反應(yīng)式和離子方程式表示上述過程請用電極反應(yīng)式和離子方程式表示上述過程鞏 固 練 習(xí)Al-3e-=Al3+Ag2S+2e-=2Ag+S2-2Al+3Ag2S

13、+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S 2 2、熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，、熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用因而受到重視，可用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，融鹽混合物作電解質(zhì)，COCO為陽極燃?xì)?，空為陽極燃?xì)?，空氣與氣與COCO2 2的混合氣為陰極燃?xì)?，制得在的混合氣為陰極燃?xì)?，制得?565下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：反應(yīng)式：負(fù)極反應(yīng)式：負(fù)極反應(yīng)式：2CO+2CO2CO+2CO3 32-2-=4CO=4CO2 2+4e+4e正極反應(yīng)式：正極反應(yīng)式：總反應(yīng)式

14、：總反應(yīng)式：O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO23.3.鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池，某種鋰電池的總反應(yīng)為電池，某種鋰電池的總反應(yīng)為Li + MnOLi + MnO2 2=LiMnO=LiMnO2 2, ,下列說法正確的是（下列說法正確的是（ ）A A、 LiLi是正極，電極反應(yīng)為是正極，電極反應(yīng)為Li Li e e- - = Li= Li+ +B B、 LiLi是負(fù)極，電極反應(yīng)為是負(fù)極，電極反應(yīng)為Li Li e e- - = Li=

15、 Li+ +C C、 LiLi是負(fù)極，電極反應(yīng)為是負(fù)極，電極反應(yīng)為MnOMnO2 2 + e+ e- - = MnO= MnO2 2 D D、 LiLi是負(fù)極，電極反應(yīng)為是負(fù)極，電極反應(yīng)為Li Li 2e2e- - = Li= Li2+2+B4 4、19911991年我國首創(chuàng)以鋁、空氣、海水電池為能源的新型年我國首創(chuàng)以鋁、空氣、海水電池為能源的新型海水標(biāo)志燈已經(jīng)研制成功。該燈以海水為電解質(zhì)溶液，靠海水標(biāo)志燈已經(jīng)研制成功。該燈以海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中氧使鋁不斷氧化產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中數(shù)空氣中氧使鋁不斷氧化產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中數(shù)分鐘就發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高分鐘就發(fā)出耀

16、眼的閃光，其能量比干電池高2020到到5050倍。運倍。運用所學(xué)的化學(xué)知識，推測該新型電池兩極上可能發(fā)生的電用所學(xué)的化學(xué)知識，推測該新型電池兩極上可能發(fā)生的電極反應(yīng)。極反應(yīng)。負(fù)極負(fù)極 正極正極4Al-12e=4Al3+3O2+6H2O+12e=12OH-不活潑金屬或碳不活潑金屬或碳Cu5 5、已、已知：知：Cu+2FeClCu+2FeCl3 3=2FeCl=2FeCl2 2+CuCl+CuCl2 2利用這一反應(yīng)，利用這一反應(yīng)，試設(shè)計一個原電池，畫出示意圖，標(biāo)明電極材料名稱，電試設(shè)計一個原電池，畫出示意圖，標(biāo)明電極材料名稱，電解質(zhì)溶液，然后填空：解質(zhì)溶液，然后填空：正極正極 ，電極反應(yīng)，電極反應(yīng)

17、 負(fù)極負(fù)極 ，電極反應(yīng)，電極反應(yīng) 2Fe3+2e=2Fe2+Cu-2e=Cu2+6 6、已知：鉛蓄電池充電完畢后，電池中硫酸的密度為、已知：鉛蓄電池充電完畢后，電池中硫酸的密度為 1 1，放電，放電完畢后，溶液的密度變?yōu)橥戤吅?，溶液的密度變?yōu)?2 2。又鉛蓄電池充電時的反應(yīng)：。又鉛蓄電池充電時的反應(yīng)：2PbSO2PbSO4 4+2H+2H2 2O Pb+PbOO Pb+PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4法拉第常數(shù)：法拉第常數(shù)：F=96500C/molF=96500C/mol寫出鉛蓄電池使用時所產(chǎn)生的總反應(yīng)式及兩電極上的半反應(yīng)。寫出鉛蓄電池使用時所產(chǎn)生的總反應(yīng)式及兩電極上的半反應(yīng)。已知充放電完畢后，溶液的密度是下列兩個數(shù)據(jù)：已知充放電完畢后，溶液的密度是下列兩個數(shù)據(jù)：1.10g/cm1.10g/cm3 3, ,相當(dāng)于含相當(dāng)于含14.35%(14.35%(質(zhì)量質(zhì)量) )的硫酸，的硫酸，1.28g/cm1.28g/cm3 3, ,相當(dāng)于含相當(dāng)于含36.87% 36.