6.2.2 化学电源及应用 （教学课件）- 高中化学人教版（2019）必修第二册(共17张PPT)

(共17张PPT)
生活中常见的电池
干磨稳 涵酸职他 锂皂池
燃规鸱抛
化学电源
一、一次电池
放电后不可再充电，随着使用，反应物逐渐 被消耗到一定程度，电池不能再使用了。
电解质溶液制成胶状，不流动，也叫干电池。
放电后不能再充电
Zn(NH ) Cl : 二氯二氨合锌(Ⅱ),一种中性络合物，
氯离子和氨均为配位体
十
MnO(OH): 氢氧化氧锰，黑色固体，难溶于水
石墨棒
MnO 糊 ①锌筒为负极，过程中不断失电子。
NH Cl糊
锌筒 ②石墨棒为正极，过程中二氧化锰不断得电子被还原。
③NH Cl 糊作电解质。
1、普通锌锰干电池
总反应：Zn+2NH Cl+2MnO =Zn(NH ) Cl +2MnO(OH)
负极：Zn+2OH--2e~=Zn(OHD)
正极：2MnO +2H O+2e-=2MnO(OH)+2OH
①锌筒为负极，过程中不断失电子。
②二氧化锰为正极，过程中不断得电子被还原。 ③KOH作电解质。
十
锌 粉 和KOH 的混合物
MnO
金属外壳
2、碱性锌锰干电池
总反应：Zn+2MnO +2H O=2MnO(OH)+Zn(OH)
比普通锌锰干电池比能量高、储存电能时间长、性能好
· Zn+2OH--2e-=Zn(OH)
·正极是Ag O:
· Ag O+H O+2e-=2Ag+2OH-
Ag O粉
特点：电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电，常
制成纽扣式微型电池，用于手表、计算器等仪器
3、银锌纽扣电池
总反应：Zn+Ag O+H O=2Ag +
Zn(OH)
·负极是Zn:
二、二次电池
(可充电电池、蓄电池)
特 点 ：放电时所进行的氧化还原反应，在充电时 可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
实例：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等
应用：汽车；手机、笔记本电脑
能量转化：化 学 能
放电 充 电
电能
负极：Pb-2e+SO -=PbSO
正 极 ：PbO +2e+4H++SO 2-=PbSO + 2H O
优点：可重复次数最多、使用方便、
电压稳定、安全可靠、价格低廉
缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境
H SO 溶液
铅酸蓄电池
总反应：
放电
Pb+PbO +2H SO 2PbSO +2H O
充电
铅蓄电池构造示意图
三、燃料电池
利用氢气、天然气、甲醇、氨、肼、煤气等 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。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。
“绿色发电站”
1、酸性氢氧燃料电池
总反应：2H +0 =2H O
负极：2H -4e-=4H+
正极：O +4H++4e-=2H O
2、碱性氢氧燃料电池
总反应：2H +O =2H O
负极：2H +40H--4er=4H O
正极：O +2H O+4e-=4OH-
连续电池：反应物不是储存在电
池内，燃料和氧化剂连续由外部 提供并在电极上反应，生成物被 不断排出，持续不断提供电能。
O (空气)
正极
电解质
→H O
H -
负极
H O*
H
练习：写出氢氧燃料电池的总反应方程式及电极反应式
①熔融Na O介质环境
总反应：2H +O =2H O
负极：H -2e-+O -— H O
正极：O +4e——2O -
②熔融Na CO 介质环境
总反应：2H +O =2H O
燃料电池电极反应式的书写
方法一：结合介质环境直接写电极反应式 总反应：燃料在氧气中的燃烧
正极：氧化剂(O )+n e-= 还原产物
①酸性溶液中与H+结合成H O O +4H++4e-=2H O
②碱性或中性溶液中与水结合成OH -O +2H O+4e-=40H-
③固态电解质(熔融金属氧化物，高温下能传导O -) O +4e-=2O -
④熔融碳酸盐与CO 结合形成CO 2-O +2CO +4e-=2CO -
固体电解质(高温下能传导O -)
或熔融碳酸盐环境下H转化为H O
固体电解质(高温下能传导O -)或
熔融碳酸盐环境下C将转化为CO
燃料电池电极反应式的书写
负极：还原剂(燃料)- n e-= 氧化产物
M 酸 性 溶 液
IV 碱性溶液 N
H+
H O
CO
CO 2-
酸性溶液
碱性溶液
碱性溶液
酸性溶液
H
燃料电池电极反应式的书写
方法二：
1、结合介质环境写总反应：燃料在氧气中的燃烧
2、写出正极反应式
3、负极=总反应-正极
O +4e +2CO ——2CO3- 熔融碳酸盐作介质
正极 O +4e-+2H O= 4OH 碱作介质
O +4e-— 2O - 熔融金属氧化物作介质
O +4e +4H+——2H O 酸作介质
将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极上分别通
入甲烷和氧气，可以形成原电池，通入甲烷的一极为负极， 这一极的电极反应为 CH -8er+100H-=CO -+7H O
;
通入氧气的一极为 正极 ,电极反应为
O +4e-+2H O=4OH- --9
总反应为 CH +2O +2KOH=K CO +3H O
甲烷燃料电池
酸性条件：
总反应：CH +20 =CO +2H O
正极：20 +8H++8e~=4H O
负极：CH +2H O-8er=CO +8H+
碱性条件：
总反应：CH +20 +20H-=CO 2-+3H O
正极：20 +4H O+8e~=80H-
负极：CH +100H--8e~=CO -+7H O
练习：肼(N H ) 空气燃料电池
电解质为酸性时：
总反应方程式：N H +O =N +2H O
负极：N H -4e-+=N +4H+
正极：O +4e-+4H+=2H O
电解质为碱性时：
总反应方程式为：N H +O =N +2H O 负极：N H +4OH--4er=N +4H O
正极：O +4er+2H O=4OH-
我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车已在北京奥运
会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液 为KOH 溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是( D )
A. 正极反应式为：O,+2H,O+4e- 4OH-
B. 工作一段时间后，电解液中KOH 的物质的量不变
C. 总反应方程式为：2H,+O, 2H O
D. 该电池工作中，消耗了2.24 L H (标准状况),则有0.1 mol电子转移