鲁科版高中化学选择性必修1第1章化学反应与能量转化1.2.2化学电源教学课件(共18张PPT)

(共18张PPT)
第2课时 化学电源
学习目标
1、了解常见的化学电源
2、掌握常见化学电源的工作原理,并会书写相应的电极反应式
1. 锌锰干电池
电极反应方程式：
负极：
正极：
Zn – 2e- = Zn2+
2MnO2+2NH4++2e- =Mn2O3+2NH3↑+H2O
反应总的方程式
2MnO2+2NH4++ Zn=Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn2+
（1）酸性锌锰干电池
优点：制作简单、价格便宜，是最早实用的产品电池，它具有一些致命的缺点:如新电池会发生自放电而使存放时间缩短、放电后电压下降较快等。
记忆
电极反应方程式：
负极：
正极：
Zn+2OH-–2e-= ZnO+H2O
2MnO2+ 2H2O + 2e- = 2MnOOH + 2OH-
反应总的方程式
Zn + 2MnO2+ H2O = ZnO + 2MnOOH
（2）碱性锌锰干电池
它克服了酸性锌锰电池的缺点，具有单位质量输出电能多、储存时间长、适用于大电流和连续放电。
记忆！
（碱式氧化锰）
1.有一纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2
(1)Zn发生____反应，是___极，电极反应式是________________________。
(2)Ag2O发生_ __反应，是___极，
电极反应式是____________________ 。
Zn＋2OH－2e－===Zn(OH)2
Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
氧化
负
还原
正
总反应式：Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO
正极材料上涂有棕褐色的PbO2，
负极材料是海绵状的金属铅，
电解质溶液为30%的H2SO4溶液。
电极反应式
电池总反应方程式
优点是：性能优良、价格便宜、可以多次充放电；
缺点是：单位质量电极材料释放电能少。
强化记忆！
2、铅蓄电池
Pb + SO42- -2e- =PbSO4
正极：
PbO2 + 4H++SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O
负极：
①放电过程(原电池)
铅蓄电池充电的反应是放电反应的逆过程
②充电过程(电解池)
Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
PbSO4 +2e- =Pb + SO42-
阴极：
阳极：
PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H++ SO42-
（接电源负极）
（接电源正极）
（发生还原反应）
（发生氧化反应）
一种氢氧燃料电池结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为多孔石墨，氢气和氧气(或空气)源源不断地通到电极上。
原理：工作时发生的仍然是氧化还原反应
特点：工作时氧化剂和还原剂是从外界不断输入的，同时将电极产物不断排出电池。
燃料电池是名副其实的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。能量转换率很高。
燃料电池优点能量利用效率高、可连续使用和污染轻等优点
3.氢氧燃料电池
正极：O2+2H2O+4e-=4OH-
负极：2H2+4OH--4e-=4H2O
电池反应为：2H2+O2=2H2O
燃料电池优点:能量利用效率高、可连续使用和污染轻等优点
（2）碱性介质氢氧燃料电池的电极反应
（1）酸性介质氢氧燃料电池的电极反应
正极：O2+4H++4e-=2H2O
负极：2H2-4e-=4H+
电池反应为：2H2+O2=2H2O
各种常见介质中的氢氧燃料电池反应
酸性和碱性氢氧燃料电池中，反应进行一段时间后电解质溶液的pH分别如何变化？
酸性氢氧燃料电池中pH变大
碱性氢氧燃料电池中pH变小
总反应式：2H2+O2 =2H2O
⑶中性介质氢氧燃料电池的电极反应
正极：O2+2H2O+4e-=4OH-
负极：2H2-4e-=4H+
⑷金属氧化物介质氢氧燃料电池的电极反应
负极：2H2-4e-+2O2- =2H2O
总反应式：2H2+O2 =2H2O
正极：O2 +4e- =2O2-
传导O2-的固体电解质
负极：2H2-4e-+2CO32- =2H2O +2CO2
总反应式：2H2+O2 =2H2O
正极：O2 +4e- +2CO2 =2CO3 2-
⑸熔融碳酸盐介质氢氧燃料电池的电极反应
O2在不同介质中的转化关系：O2在正极得电子
碱性（中性）溶液中转化为OH－；
酸性溶液中转化为H2O
熔融碳酸盐中转化为CO32－
固体氧化物转化为O2－
有机物中的C元素在不同介质中的转化关系：
碱性溶液中转化为CO32－；
其他介质中转化为CO2
有机物中的H元素在总反应中产物均为H2O
注意：(1)酸溶液作电解质：CxHy或CxHyOz氧化后的存在形式为CO2。
( 2)碱溶液作电解质：CxHy或CxHyOz氧化后的存在形式为CO32－。
试写出甲烷燃料电池的电极反应：
⑴碱性介质（KOH） 总反应式： ；
正极： 负极： ；
⑵酸性介质（H3PO4） 总反应式： ；
正极： 负极： ；
⑶金属氧化物介质 总反应式： ；
正极： 负极： ；
⑷熔融碳酸盐介质 总反应式： ；
正极： 负极： ；
Zn+2OH--2e-==ZnO+H2O
2MnO2+2H2O+2e-==2MnOOH+2OH-
Zn+2MnO2+H2O==ZnO+2MnOOH
Pb+ SO42- -2e- =PbSO4
PbO2+ 4H++SO42- +2e- =2PbSO4 +2H2O
Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
放电
充电
2H2－4e-==4H+
O2+4e-＋4H+==2H2O
负极：
正极：
负极：
正极：
2H2+4OH-－4e-==4H2O
O2+ 2H2O+4e-==4OH-