人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第二节 化学电源精品课件ppt

这是一份人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第二节 化学电源精品课件ppt，共28页。PPT课件主要包含了组织建设，第二节化学电源，一次电池，二次电池，铅蓄电池，1电池材料，正极PbO2，负极Pb，2工作原理，放电过程总反应等内容，欢迎下载使用。

第四章 电化学基础
［单位：(w·h/kg)，(w·h/L)］
指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。
[单位：（W/kg，W/L)]
指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小。
③ 电池的可储存时间的长短
一般情况，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。
Zn＋2MnO2＋2NH4Cl ＝2MnOOH＋ZnCl2＋2NH3
Zn－2e- ＝Zn2+ （氧化反应）
2MnO2＋2NH4+ ＋2e- ＝2MnOOH＋2NH3 （还原反应）
活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度，就不能使用的电池叫一次电池，也叫干电池。
优点：制作简单，价格便宜；缺点：放电时间短，电压下降快；容易漏液（锌外壳变薄）
Zn＋2OH- －2e- ＝Zn(OH)2
2MnO2＋2H2O＋2e-＝2MnOOH＋2OH-
碱性锌锰电池构造示意图
Zn＋2MnO2＋2H2O＝2MnOOH＋Zn(OH)2
多数只能一次使用，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
【资料】1．锌银纽扣电池
Zn为负极，Ag2O为正极
Zn＋2OH- －2e-＝Zn(OH)2
Ag2O＋2e-＋H2O＝2Ag＋2OH-
Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn(OH)2＋2Ag
优点：比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。
2．锂电池 锂电池是负极为Li的电池（正极可以是MnO2、CuO、FeS2等）。锂电池的比能量高、电压高、工作温度宽，可储存时间长。
【小试牛刀】微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液，电极反应为： Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2 Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH－ 总反应为Ag2O＋Zn＋H2O＝Zn(OH)2＋2Ag 根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是（ ） A．在使用过程中，电池负极区溶液的pH增大 B．在使用过程中，电子由Ag2O经外电路流向Zn极 C．Zn是负极，Ag2O是正极 D．Zn极发生还原反应，Ag2O极发生氧化反应
电解质：H2SO4溶液
铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)＝2PbSO4(s)＋2H2O(l)
Pb(s)＋SO42- (aq)－2e- ＝PbSO4 (s)
PbO2(s)＋4H+(aq)＋SO42- (aq)＋2e-＝PbSO4 (s)＋2H2O(l)
铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
PbSO4 (s)＋2e- ＝Pb(s)＋SO42- (aq)
2PbSO4 (s)＋2H2O(l)－2e-＝PbO2(s)＋H+(aq)＋SO42-(aq)
2PbSO4(s)＋2H2O(l)＝Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)
铅蓄电池的充放电过程：
比能量低、笨重、废弃电池污染环境
可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉
充电时，铅酸蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接负极，正极接正极”。
【小试牛刀】铅酸电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总的方程式为： Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O 按要求回答下列问题： （1）负极材料是____，正极材料是______，电解质溶液是_______。 （2）工作时，电解质溶液中的H＋移向___________极。 （3）工作时，电解质溶液中硫酸的浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
2H2－4e-＝4H+
O2＋4H+＋4e- ＝2H2O
2H2＋4OH-＋4e-＝4H2O
O2＋2H2O＋4e-＝4OH-
2H2－4e-＋2O2－＝2H2O
O2＋4e-＝2O2－
【小试牛刀】据媒体报道：以氢氧燃料电池为动力的公交车即将在北京试运行。质子交换膜燃料电池（PEMFC）常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢为燃料，空气为氧化剂，铂做催化剂，导电离子是H+。下列对该燃料电池的描述中正确的是（ ） ①正极反应为：O2 + 4H+ + 4e－ = 2H2O ②负极反应为：2H2－4e－ = 4H+ ③总的化学反应为：2H2 + O2 = 2H2O ④氢离子通过电解质向正极移动 A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①②③④
CH4 + 2O2 = CO2+ 2H2O
CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 +8H+
2O2 + 8e- + 8H+ = 4H2O
CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O
CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O
2O2 + 4H2O + 8e- = 8OH-
CH4 - 8e-+ 4O2- = CO2 + 2H2O
2O2 + 8e- = 4O2-
CH4 - 8e-+ 4CO32- = 5CO2 + 2H2O
2O2 + 8e- + 4CO2 = 4CO32-
【小试牛刀】书写甲醇(CH3OH)燃料电池的酸性、碱性环境下的电极反应式
酸性总反应：2CH3OH ＋ 3O2＝2CO2＋4H2O正极：3O2 ＋ 12e-＋12H+ ＝6H2O负极：2CH3OH － 12e- ＋2H2O＝12H+ ＋2CO2
碱性总反应：2CH3OH ＋ 3O2 ＋4OH-＝2CO32-＋6H2O正极：3O2 ＋ 12e-＋6H2O＝12OH-负极：2CH3OH － 12e- ＋16OH-＝2CO32-＋12H2O
①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
3．燃料电池与前几种电池的区别
燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池
【小试牛刀】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
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
用于“神六”的太阳能电池
减 少 污 染节 约 资 源
1．下列有关电池的说法不正确的是（ ） A．手机上用的锂离子电池属于二次电池 B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D．锌锰干电池中，锌电极是负极
2．（双选）一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入CO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-.下列对该燃料电池说法正确的是（ ） A．电池的总反应是：2CO+O2=2CO2 B．在熔融电解质中，O2-由负极移向正极 C．通入空气一极是正极,电极反应为：O2+4e- = 2O2- D．通入CO—极是正极,电极反应为：2CO -4e- +O2- = 2CO2
3．一种新型的二次电池锌—空气燃料电池，以KOH溶液为电解液，放电时的总反应为：2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O＝2Zn(OH)42－。关于该装置的说法正确的是（ ） A．充电时，锌电极接外电源的负极 B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小 C．放电时，负极反应为：Zn－2e－＋4H2O＝Zn(OH)42－＋4H+ D．放电时，电路中每通过4ml电子，则消耗氧气22.4 L