化学选择性必修1第2节 化学能转化为电能——电池授课课件ppt

这是一份化学选择性必修1第2节 化学能转化为电能——电池授课课件ppt，共21页。PPT课件主要包含了生活中的化学电源，化学电源的分类，化学电源，锌锰干电池，铅蓄电池，燃料电池，活动探究，氢氧燃料电池优点，迁移应用，归纳总结等内容，欢迎下载使用。
化学电源:将化学能转化为电能的装置
电解质溶液：氯化铵和氯化锌
Zn + 2OH- -2e- =Zn(OH)2
2MnO2+2 +2e-=2NH3+H2O+Mn2O3
易发生自放电，存放时间短，电压下降快
单位质量输出的电能多、贮存时间长
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
电解质溶液：H2SO4
单位质量电池释放的电能少
性能优良、造价低，可多次充放电
正极——氧化剂（氧气）
负极——燃料发生氧化反应
正极——氧化剂发生还原反应
电池反应——相当于燃烧反应
能量利用率高，反应物可不断输入两极
酸、碱、盐电解质溶液，熔融碳酸盐，固体电解质，质子交换膜等
制作一个简单的燃料电池
利用所给试剂和仪器设计装置并进行实验，通过该装置将下列反应产生的化学能转化为电能。
KOH溶液，稀硫酸，K2SO4溶液、石墨棒、U形管、橡胶塞、导线、电流表、电源。
2H2+O2=2H2O
1.设计电池的基本思路是什么？
2.氢氧燃料电池中，正负极反应物是什么？如何获得这些反应物？
3.哪些物质可以用作氢氧燃料电池的电极材料？哪些物质可以用作氢氧燃料电池的离子导体？
分析电池反应化合价变化
KOH溶液，稀硫酸，K2SO4
稀硫酸(或K2SO4溶液)、石墨棒、U形管、橡胶塞、导线、电源
稀硫酸(或K2SO4溶液)作离子导体增强导电性；石墨棒做电极；U形管、橡胶塞电解反应装置；导线做电子导体；电源提供电能。
稀硫酸(或KOH溶液)、石墨棒、U形管、橡胶塞、导线、电流表
稀硫酸(或KOH溶液)作离子导体；石墨棒做电极材料；U形管、橡胶塞电池反应装置；导线做电子导体；电流表检测电流。
1.尝试分析你设计你设计的氢氧燃料电池的工作原理，写出电极反应式。
2.若选择不同的电解质溶液（离子导体），对于电极反应式有哪些应影响？
3.你认为还可以从哪些方面来改进所设计的原电池？
2H2＋O2=2H2O
2H2－4e-==4H+
O2+4e-＋4H+==2H2O
2H2+4OH-－4e-==4H2O
O2+ 2H2O+4e-==4OH-
酸性氢氧燃料电池（离子导体稀H2SO4）：
碱性氢氧燃料电池（离子导体KOH溶液）：
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？
碱性氢氧燃料电池中pH变小，酸性氢氧燃料电池中pH变大。
氢氧燃料电池的产物只有水，不产生污染，能量利用率高，可连续使用。
1.现有H2、O2构成的燃料电池，KOH作电解质溶液，则负极应通入 气,正极通入 气，电极反应为: ， 。2.如把KOH改为H2SO4作电解质，则电极反应为： 、_____________________________。
负极：2H2-4e-+4OH-==4H2O
正极：O2 +4e-+2H2O==4OH-
负极: 2H2 -4e- == 4H+
正极: O2+4e-+4H+==2H2O
3.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，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作甲烷燃料电池。根据对两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为 ，这一极的电极反应为 ；通入氧气的一极为_____，电极反应为 ，总反应为 。
CH4-8e-+10OH- ==CO32-+7H2O
O2+4e-+2H2O==4OH-
CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O
燃料电池电极反应式的特点
1.电池反应一般为燃料燃烧的反应。若反应产物能和电解质溶液发生反应，则为产物和电解质溶液反应和燃烧反应方程式的加和。
2.电池正极反应物一般为氧气，酸性电解质溶液中正极电极反应为2H2-4e- =4H+ ，碱性性电解质溶液中正极电极反应为O2 +4e-+2H2O==4OH-。
3.电池负极反应可以用总反应减去正极反应得到。
燃料电池可以使用不同的电解质如KOH溶液、H3PO4溶液、熔融碳酸盐、固体电解质或质子交换膜等作为离子导体。请根据图示尝试写出下列固体燃料电池电极反应式。
2H2-4e-+2O2－==2H2O
O2+4e-==2O2－
2H2-4e-==4H+
O2+4H++4e-==2H2O
1.燃料电池、充电电池的一般解题思路：已知电池反应，根据化合价升降，确定正负极反应的物质；注意电解质溶液可能参与电极反应，判断电极反应式的对错或电解质溶液pH的变化。
2.书写电极反应式的方法：（1）将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应。总反应减去一电极反应式即得到另一电极反应式；（2）负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物与溶液的酸碱性有关（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中则以CO32－形式存在）。
Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O