人教版 高中化学 必修二 第二章 第二节 化学能与电能（燃料电池和化学电源）22ppt

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第二节 化学能与电能
燃料电池
1.掌握原电池——燃料电池的电极反应方程式的书写。（重点）
2.了解常见的充电电池电解反应方程式的书写。

【思考与交流】
能否根据 2H2 + O2 ====2H2O 这个反应，
设计一个原电池？
2.燃料电池
【电极材料】一般为惰性电极，如铂电极，石墨电极等。
【电解质溶液】
稀酸溶液或者
稀碱溶液
2.燃料电池
它是一种高效、环境友好的发电装置，能量转化率较高，理论上可达到85%～90%。它的电极材料一般为惰性电极，如铂电极，石墨电极等。
燃料电池的反应本质：
燃料 燃烧 发生氧化还原反应
2H2 + O2 ====2H2O
负极：
燃料，如 H2 ，CH4，乙醇
正极：
助燃剂，如 O2 ，Cl2
燃料电池优点:高效、环保、能量转化率高。
电解质溶液为稀酸溶液
电极反应：
负极：
H2 - 2e- ==== 2H+
正极：
O2 + 4H++ 4e- ==== 2H2O
总反应：2H2 + O2 ====2H2O
2H2 - 4e- ==== 4H+
电解质溶液为稀碱溶液
电极反应：
负极：
2H2 + 4OH- - 4e- ==== 4H2O
正极：
O2 + 2H2O + 4e- ==== 4OH-
总反应：2H2 + O2 ====2H2O
【复习：氢氧燃料电池 】
H2
O2
酸性H+
碱性0H-
H+
H2 -2e- ==2H+
H20
H2 -2e- +0H- ==2H2O
酸性H+
H20
O2 +4e- +4H+==2H20
碱性0H-
0H-
O2 +4e- +2H20==4OH-
【思考与交流】
试着根据 CH4 + O2 ==== CO2 + 2H2O 这个反应，
分别写出酸性和碱性这两个条件下的电极反应方程式？
电解质溶液若为稀酸（H+）溶液
电极反应：
负极：
CH4 - 8e- + 2H2O == 8H+ + CO2
正极：
O2 + 4H+ + 4e- == 2H2O
总反应：
2O2 + 8H+ + 8e- == 4H2O
CH4 + O2 ==== CO2 + 2H2O
CH4 + O2 ==== CO2 + 2H2O
电解质溶液为足量的稀碱(OH-)溶液
负极：
CH4 + 10 OH- - 8e- == 7 H2O + CO32-
正极：
O2 + 2 H2O + 4e- == 4 OH-
总反应：
2O2 + 4 H2O + 8e- == 8 OH-
CH4 + O2 ==== CO2 + 2H2O
CH4 + 2O2 + 2OH- == CO32- + 3H2O
稀碱(OH-）溶液会与CO2 反应吗？
稀碱(OH-）多与CO2 反应生成CO32-
稀碱(OH-）少与CO2 反应生成HCO32-
电解质溶液为足量的稀碱(OH-)溶液
负极：
CH4 + 9 OH- - 8e- == 6 H2O + HCO3-
正极：
O2 + 2 H2O + 4e- == 4 OH-
总反应：
2O2 + 4 H2O + 8e- == 8 OH-
CH4 + O2 ==== CO2 + 2H2O
CH4 + 2O2 + OH- == HCO3- + 2H2O
稀碱(OH-）溶液会与CO2 反应吗？
稀碱(OH-）多与CO2 反应生成CO32-
稀碱(OH-）少与CO2 反应生成HCO32-
【复习：燃料电池 】
H
C
酸性H+
碱性0H-
H+
H20
酸性H+
C02
碱多0H-
C032-
碱少0H-
HC03-
【复习：燃料电池 】
O2
酸性H+
H20
O2 +4e- +4H+==2H20
碱性0H-
0H-
O2 +4e- +2H20==4OH-
【练习】
1，导学案
2，试着根据 CH3CH2OH + O2 CO2 + 2H2O 这个反应，分别写出酸性和碱性这两个条件下的电极反应方程式？
负极：Zn - 2e- == Zn2+
正极：2NH4+ + 2e- == 2NH3↑+H2↑
Zn + 2NH4+ == Zn2++2NH3↑+H2↑
电池总反应式：
特点：a：一次性电池，不可逆。
b：用KOH代替NH4Cl能提高性能，延长寿命。
二、发展中的化学电源
1.干电池
电极：Pb为负极；PbO2为正极。
电解液:30%的H2SO4溶液。

电极反应式:
负极(Pb)： Pb + SO4 -2e-＝PbSO4
正极(PbO2)：PbO2 + 4H+ + SO4 + 2e- ＝PbSO4 +2H2O
总电池反应:PbO2 + Pb +2H2SO4＝2PbSO4+ 2H2O
Pb(铅)
PbO2
2.充电电池（二次电池）
2-
2-
由于铅蓄电池在使用时产生热量，水会因挥发而损失，因此有经验的司机会定期请专业人员向铅蓄电池内加入蒸馏水，以补充在使用过程中损失的水分，延长其使用寿命。
生活小常识
资料显示，一节电池烂在地里，能使1平方米的土壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水受到污染，相当于一个人一生的饮水量。电池里含有汞、铅、镉等多种重金属元素，会威胁到人类的健康。
【资料卡片】