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  第四章 电化学基础 第二节 化学电源 形形色色的电池 A Cu Zn H 2O a极 b极 稀H2SO4 CH4 O2 KOH溶液 笔记本电脑专用电池 手机专用电池 用于“神六”的太阳能电 池 摄 像 机 专 用 电 池 各 式 各 样 的 纽 扣 电 池 化学电池 电池 将化学能转换成电能的装置 太阳能电池 将太阳能转换成电能的装置 原子能电池 将放射性同位素自然衰变 时产生的热能通过热能转 换器转变为电能的装置 化学电池分类 化学电池 一次电池 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. 二次电池 又称充电电池或蓄电池 在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. 铅蓄电池、 锌银蓄电池、 镍镉电池、 锂离子电池 燃料电池 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. 定义 例子 如:普通锌锰电池、 碱性锌锰电池、锌 银纽扣电池 氢气、甲醇、天然气、 煤气与氧气组成燃料 电池。 小型高性能 燃料电池 2、化学电池优点 (1)能量转换效率高,供能稳定可靠。 (2)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。 (3)易维护,可在各种环境下工作。 3、判断电池优劣的标准 (1)比能量 [符号(A· h/kg),(A· h/L)] 指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 (2)比功率 [符号是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)电池的储存时间的长短 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。 一次电池 碱性电池 碱性锌-锰干电池 优点:比能量和储存时间有所提 高,适用于大电流和连续放电 缺点:多数只能一次使用,不 能充电;价格较贵 电解质:KOH 负极:——Zn Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正极:——MnO2 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- 电池反应: Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 一次电池 银锌钮扣电池 特点:比能量大,电压稳 定,储存时间长,适用于 小电流的连续放电。 负极:Zn +2OH--2e- =Zn(OH)2 正极:Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH- 总反应: Zn+Ag2O + H2O = Zn(OH)2 +2Ag 二次电池 铅蓄电池 ①放电过程 铅蓄电池 负极 正极 负极: 氧化反应 Pb + 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 接电源负极 阴极:PbSO4 +2e- =Pb + SO42- 还原反应 接电源正极 阳极: PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H++ SO42- 氧化反应 充电过程总反应: 2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4 铅蓄电池的充放电过程: Pb+PbO2+2H2SO4 充电 2PbSO4+2H2O 放电 铅蓄电池 优点: 可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 价格低廉 缺点: 比能量低、废弃电池污染环境 ?其它二次电池 镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池、锂 离子电池…… 燃料电池 燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的 氧化还原反应,将化学能直接转换成 电能的化学电源。(氢气、甲烷、肼、 甲醇、氨等燃料电池……) 氢氧燃料电池 碱性电解质(KOH) 负极: 2H2-4e-+4OH-==4H2O 正极: O2+2H2O+4e-==4OH总反应: 2H2+O2==2H2O 若把电解质KOH(aq)换成H2SO4(aq),电极反应式 该如何呢?若换为NaCl(aq),电极反应又该如何 ? ? ? ? 酸性电解质: 负极: 2H2-4e-==4H+ 正极: O2+4H++4e-==2H2O 总反应:2H2+O2==2H2O 燃料电池的规律 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。 燃料电池与前几种电池的差别: 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 其它燃料电池:烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电 池…… 怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式? 书写步骤: 1、写出燃烧反应; 2、根据电解液改写燃料电池总反应; 3、写出正极的电极反应式(一般较简单); 正极反应一般为: ①酸性介质 O2+4H++4e-=2H2O ②碱性介质 O2+2H2O+4e-=4OH- 4、各地化学试剂店地方,由燃料电池总反应减去正极的电极反应式 得负极的电极反应式。 其它常见化学电源的电极反应式也可据此写出 若将上述碱性电池中的燃料换成甲烷, 请写出电极反应式。 总反应式:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 正极:2O2+8e-+4H2O=8OH负极:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 小结: 1、一次电池 ——锌锰干电池 掌握每一类典型 电池的正负极、 电极反应;了解 每一类电池的优 缺点;对其它电 池有初步的认识 化 学 2、二次电池 电 ——铅蓄电池 源 3、燃料电池 ——氢氧燃料电池 冲击高考题: 1、(江苏高考)碱性电池具有容量大、 放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌 - 锰碱性 电池以氢氧化钾溶液为电解液,电流总反应式为: Zn?s?+2MnO2?s?+H2O?l?=Zn?OH?2?s?+Mn2O3?s? 下列说法错误的是 ( C) A? 电池工作时,锌失去电子 B? 电池正极电极反应式为: 2MnO2?s?+H2O?l?+2e?=Mn2O3?s?+2OH??aq? C? 电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极 D? 外电路中每通过0?2 mol电子,锌的质量理论上减 少 6?5 g 2:氢气是燃料电池最简单的燃料,虽然使用方便, 却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某 些碳氢化合物,如:甲烷、汽油等。请写出将图 中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极 的电极反应式: a b CH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2O , 。 此时电池内总的反应式: CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O H2 O CH4 KOH溶液 O2 3、如图为氢氧燃料电池原理示意图,按照此图的提示,下列叙 述不正确的是( ) C A.a电极是负极 B.b电极的电极反应为:4OH--4e-===2H2O+O2↑ C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部 储藏在电池内的新型发电装置 九九电影网 九九电影网 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 天堂网2014 4.2《化学电源》ppt课件_理化生_高中教育_教育专区。第四章 电化学基础 第二节 化学电源 形形色色的电池 A Cu Zn H 2O a极 b极 稀H2SO4 CH4 O2 KOH溶液 笔记本电脑专用电池 手机专用电池 用于“神六”的太阳

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