4.2 化学电源 课件 (1)
文档属性
| 名称 | 4.2 化学电源 课件 (1) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 706.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2016-07-12 09:57:28 | ||
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文档简介
课件22张PPT。第四章 电化学基础第2节 化学电源用途广泛的电池笔记本电脑专用电池手机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电池小型高性能燃料电池 用于“神六”的太阳能电池1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？2、判断电池的优劣标准主要是什么？3、目前化学电池主要分哪几大类？能量转换效率高，供能稳定可靠，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，易于维护，并可在各种环境下工作单位质量或单位体积所能输出电能的多少，即比能量的大小；输出功率的大小即比功率的大小以及电池的存储时间的长短。除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，其质量好。化学电池氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料电池电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用。又称充电电池或蓄电池。放电后经充电可使电池中的活性物质获得重生，恢复工作能力，可多次重复使用。是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电源，又称连续电池碱性锌锰电池构造示意图碱性电池 (-) Zn│KOH│MnO2 (+)
负极(Zn)：
Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极(MnO2)：
2MnO2+2H2O+2e- =2MnOOH+2OH-
电池总反应：
Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2优缺点简析：只能一次使用，不能充
电；价格较贵；比能量和储存时间有
所提高，适用于大电流和连续放电。
一、一次电池——干电池练习1.碱性锌锰电池获得了广泛的应用，根据电池的电极反应，下列判断正确的是( )
A.Zn为负极，MnO2为正极
B.Zn为正极，MnO2为负极
C.工作时电子由MnO2经外电路流向Zn极
D.Zn电极发生还原反应，MnO2电极发生电极反应A练习2:碱性锌锰电池工作时的总方程式为:Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2关于碱性锌锰电池的说法正确的是( ) A.碱性锌锰电池是二次电池 B.正极反应式为:MnO2+H2O+e-==MnOOH+OH- C.连续工作后的碱性锌锰电池中电解液的pH将 减小 D.工作中,每转移0.2 mol电子时,负极质量减少6.5 gB一、一次电池——锌银电池(纽扣电池)(-) Zn│KOH│Ag2O (+)
负极(Zn)：
Zn +2OH- -2e- =Zn(OH)2
正极(Ag2O)：
Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH-
电池总反应：
Zn + Ag2O+ H2O = Zn(OH)2+ 2Ag二、二次电池——铅蓄电池(-) Pb│H2SO4│PbO2 (+)
负极(Pb)：
Pb-2e-+SO42-=PbSO4
正极(PbO2)：
PbO2+2e-+4H++SO42-
=PbSO4+2H2O
电池总反应：
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O①放电过程
负极：氧化反应 Pb(s)+SO42--2e-=PbSO4
正极：还原反应
PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4 +2H2O
放电过程总反应：
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
②充电过程
阴极(接电源负极)：还原反应
PbSO4+2e-=Pb+SO42-
阳极(接电源正极)：氧化反应
PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
充电过程总反应：
2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境
优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉
其它二次电池：镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池……铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的优缺点简析：练习1.铅蓄电池充电时，PbSO4( )
A.在阳极生成
B.在阴极生成
C.在两个电极生成
D.在两个电极除去D练习1.镉镍可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：
由此可知，该电池放电时的负极是（ ）
A.Cd(OH)2
B.Ni(OH)2
C.Cd
D.NiO(OH)B三、燃料电池——氢氧燃料电池 (-) Pt│H2│H+│O2│Pt (+)
负极(Pt)：2H2-4e-=4H+
正极(Pt)：O2+4H++4e-=2H2O
电池总反应：2H2+O2=2H2O
(-) Pt│H2│OH-│O2│Pt (+)
负极(Pt)：2H2-4e-+4OH-=4H2O
正极(Pt)：O2+2H2O+4e-=4OH-
电池总反应：2H2+O2=2H2O①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……燃料电池的规律燃料电池与前几种电池的差别：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。 练习1、航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，
酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+ ，则其正极反应式为：
_______________________。
碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为：______________________。O2+4e-+4H+=2H2O 2H2- 4e-+4OH-=4H2O 2.某氢氧燃料电池的电解质溶液为KOH溶液,下列有关该电池的叙述正确的是( ) A.正极反应式为:O2+2H2O+4e-===4OH- B.电池工作时,OH-向正极移动 C.工作一段时间后,电解质溶液的pH变大 D.用该电池工作时把电能转变成化学能 A练习(电池工作时整个溶液pH值的变化必须从总反应式来分析)----C中生成水，溶液会稀释，pH变小3.可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极.下列说法正确的是( ) A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反 应都为:O2+2H2O+4e-===4OH- B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为: Al+3OH--3e-===Al(OH)3↓ C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中 电解液的pH保持不变 D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极A练习:随着人们生活质量的不断提高,废电池必须集中处理的问题越来越受到重视.其主要原因是( )
A.回收废电池外壳的金属材料
B.防止废电池中的汞、镉和铅等重金属离子对
土壤和水源的污染
C.不使电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品 D．提炼稀有金属B4.有人设计将两根Pt丝作电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通入甲烷和氧气而构成燃料电池。该电池中反应的化学方程式：
CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O， 则关于此燃料电池的下列说法正确的是（一个电子所带电量为1.6×10－19C） ( )
A．通入甲烷的电极为电池的正极，通入氧气的
电极为负极
B．在标准状况下，每消耗5.6LO2，可向外提供
9.6×104C的电量
C．通入甲烷电极的电极反应为：
CH4＋10OH――8e－＝CO32－＋7H2O
D．放电一段时间后，溶液pH升高BC（05，广东，15）一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2－。下列对该项燃料电池说法正确的是 ( )
A.在熔融电解质中，Ｏ２－移向正极
B.电池总反应式是：2C4H10+13O2→8CO2+10H2O
C.通入空气的一极是正极,电极反应为:
O2+4e－=2O2－
D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：
C4H10+26e-+13O2－==4CO2+5H2OBC
负极(Zn)：
Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极(MnO2)：
2MnO2+2H2O+2e- =2MnOOH+2OH-
电池总反应：
Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2优缺点简析：只能一次使用，不能充
电；价格较贵；比能量和储存时间有
所提高，适用于大电流和连续放电。
一、一次电池——干电池练习1.碱性锌锰电池获得了广泛的应用，根据电池的电极反应，下列判断正确的是( )
A.Zn为负极，MnO2为正极
B.Zn为正极，MnO2为负极
C.工作时电子由MnO2经外电路流向Zn极
D.Zn电极发生还原反应，MnO2电极发生电极反应A练习2:碱性锌锰电池工作时的总方程式为:Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2关于碱性锌锰电池的说法正确的是( ) A.碱性锌锰电池是二次电池 B.正极反应式为:MnO2+H2O+e-==MnOOH+OH- C.连续工作后的碱性锌锰电池中电解液的pH将 减小 D.工作中,每转移0.2 mol电子时,负极质量减少6.5 gB一、一次电池——锌银电池(纽扣电池)(-) Zn│KOH│Ag2O (+)
负极(Zn)：
Zn +2OH- -2e- =Zn(OH)2
正极(Ag2O)：
Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH-
电池总反应：
Zn + Ag2O+ H2O = Zn(OH)2+ 2Ag二、二次电池——铅蓄电池(-) Pb│H2SO4│PbO2 (+)
负极(Pb)：
Pb-2e-+SO42-=PbSO4
正极(PbO2)：
PbO2+2e-+4H++SO42-
=PbSO4+2H2O
电池总反应：
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O①放电过程
负极：氧化反应 Pb(s)+SO42--2e-=PbSO4
正极：还原反应
PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4 +2H2O
放电过程总反应：
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
②充电过程
阴极(接电源负极)：还原反应
PbSO4+2e-=Pb+SO42-
阳极(接电源正极)：氧化反应
PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
充电过程总反应：
2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境
优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉
其它二次电池：镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池……铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的优缺点简析：练习1.铅蓄电池充电时，PbSO4( )
A.在阳极生成
B.在阴极生成
C.在两个电极生成
D.在两个电极除去D练习1.镉镍可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：
由此可知，该电池放电时的负极是（ ）
A.Cd(OH)2
B.Ni(OH)2
C.Cd
D.NiO(OH)B三、燃料电池——氢氧燃料电池 (-) Pt│H2│H+│O2│Pt (+)
负极(Pt)：2H2-4e-=4H+
正极(Pt)：O2+4H++4e-=2H2O
电池总反应：2H2+O2=2H2O
(-) Pt│H2│OH-│O2│Pt (+)
负极(Pt)：2H2-4e-+4OH-=4H2O
正极(Pt)：O2+2H2O+4e-=4OH-
电池总反应：2H2+O2=2H2O①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……燃料电池的规律燃料电池与前几种电池的差别：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。 练习1、航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，
酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+ ，则其正极反应式为：
_______________________。
碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为：______________________。O2+4e-+4H+=2H2O 2H2- 4e-+4OH-=4H2O 2.某氢氧燃料电池的电解质溶液为KOH溶液,下列有关该电池的叙述正确的是( ) A.正极反应式为:O2+2H2O+4e-===4OH- B.电池工作时,OH-向正极移动 C.工作一段时间后,电解质溶液的pH变大 D.用该电池工作时把电能转变成化学能 A练习(电池工作时整个溶液pH值的变化必须从总反应式来分析)----C中生成水，溶液会稀释，pH变小3.可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极.下列说法正确的是( ) A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反 应都为:O2+2H2O+4e-===4OH- B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为: Al+3OH--3e-===Al(OH)3↓ C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中 电解液的pH保持不变 D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极A练习:随着人们生活质量的不断提高,废电池必须集中处理的问题越来越受到重视.其主要原因是( )
A.回收废电池外壳的金属材料
B.防止废电池中的汞、镉和铅等重金属离子对
土壤和水源的污染
C.不使电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品 D．提炼稀有金属B4.有人设计将两根Pt丝作电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通入甲烷和氧气而构成燃料电池。该电池中反应的化学方程式：
CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O， 则关于此燃料电池的下列说法正确的是（一个电子所带电量为1.6×10－19C） ( )
A．通入甲烷的电极为电池的正极，通入氧气的
电极为负极
B．在标准状况下，每消耗5.6LO2，可向外提供
9.6×104C的电量
C．通入甲烷电极的电极反应为：
CH4＋10OH――8e－＝CO32－＋7H2O
D．放电一段时间后，溶液pH升高BC（05，广东，15）一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2－。下列对该项燃料电池说法正确的是 ( )
A.在熔融电解质中，Ｏ２－移向正极
B.电池总反应式是：2C4H10+13O2→8CO2+10H2O
C.通入空气的一极是正极,电极反应为:
O2+4e－=2O2－
D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：
C4H10+26e-+13O2－==4CO2+5H2OBC