高中化學 4.2 化學電源課件 新人教版選修4.ppt

《高中化學 4.2 化學電源課件 新人教版選修4.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中化學 4.2 化學電源課件 新人教版選修4.ppt（33頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

第二節(jié) 化學電源,目標導航,預習導引,目標導航,預習導引,1.化學電池 (1)定義:是將化學能直接轉化為電能的裝置。化學電池的主要部分是電解質溶液和浸在溶液中的正極和負極,使用時將兩極用導線接通,就有電流產生,因而獲得電能。,(3)電池優(yōu)劣的判斷標準。 ①單位質量或單位體積所輸出的電能的大小:比能量,或者輸出的功率的大小:比功率。 ②電池儲存時間的長短。,,,,,,,,,,,,目標導航,預習導引,2.一次電池 (1)堿性鋅錳電池——干電池: 堿性鋅錳電池——干電池是用鋅筒外殼作負極,正極是MnO2,電解質是氫氧化鉀。 (2)銀鋅電池——紐扣電池: 正極Ag2O,負極鋅,電解質溶液為KOH溶液,電池總反應: Ag2O+Zn+H2O==2Ag+Zn(OH)2。,,,,,,,目標導航,預習導引,,,,,,,目標導航,預習導引,4.氫氧燃料電池 (1)構造:,目標導航,預習導引,(2)工作原理:,(3)燃料: 除H2外,烴、肼、甲醇、氨、煤氣等液體或氣體。 氧化劑:除純氧氣外,空氣中的氧氣也可。 (4)燃料電池的優(yōu)點: ①能量轉換率高; ②污染小。,,,,,,,,,,,,目標導航,預習導引,深度思考 判斷下列描述的正誤(正確的畫“√”,錯誤的畫“”)。 (1)化學電源是把電能轉化為化學能的裝置。 ( ) (2)干電池中碳棒為正極。 ( ) (3)鉛蓄電池屬于二次電池。 ( ) (4)氫氧燃料電池工作時,發(fā)出淡藍色火焰。 ( ) (5)廢舊電池應集中回收,并填埋處理。 ( ) (6)二次電池的性能一定比一次電池優(yōu)良。 ( ) (7)二次電池放電后可以再充電使活性物質獲得再生,因此廢棄的二次電池對環(huán)境不會造成污染。 ( ) (8)手機上使用的電池應該是二次電池,而錄音機上只能用一次電池。 ( ) (9)普通鋅錳電池以及蓄電池都是一次電池。 ( ),,√,√,,,,,,,目標導航,預習導引,(10)鉛蓄電池放電時,電解液的密度增大。 ( ) (11)鉛蓄電池在放電過程中,負極質量減小,正極質量增加。 ( ) (12)鉛蓄電池充電時,負極與電源的正極相接,正極與電源的負極相接。 ( ) (13)氫氧燃料電池的電極方程式書寫,與電解質溶液的酸堿性無關。 ( ),,,,,遷移應用,典題例解,一,二,思考探究,知識精要,一、二次電池 1.一次電池與二次電池的不同點 一次電池的活性物質(發(fā)生氧化還原反應的物質)消耗到一定程度,就不能使用了,如普通的鋅錳電池、堿性鋅錳電池等都是一次電池。 二次電池又稱充電電池或蓄電池,放電后可以再充電使活性物質獲得再生,這類電池可以多次重復使用,如鉛蓄電池等。,遷移應用,典題例解,一,二,思考探究,知識精要,遷移應用,典題例解,一,二,思考探究,知識精要,當溶液的密度增加至1.28 gcm-3時,應停止充電。 鉛蓄電池充電或放電的總化學方程式為:,遷移應用,典題例解,一,二,思考探究,知識精要,通過鉛蓄電池放電和充電時電極反應式的書寫,你發(fā)現(xiàn)放電時負極反應與充電時陰極電極反應有什么關系?放電時正極反應與充電時陽極反應有什么關系? 答案:鉛蓄電池充電時陰極反應是放電時負極反應的逆過程;充電時陽極反應是放電時正極反應的逆過程。(注:只是逆過程,整個反應并非可逆反應),遷移應用,典題例解,一,二,思考探究,知識精要,遷移應用,典題例解,一,二,思考探究,知識精要,遷移應用,典題例解,一,二,思考探究,知識精要,1.市場上經常見到的標記為Li-ion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負極材料是金屬鋰和碳的復合材料(碳作為金屬鋰的載體),電解質為一種能傳導Li+的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應式為:Li+2Li0.35NiO2 2Li0.85NiO2。 下列說法不正確的是( ) A.放電時,負極的電極反應:Li-e-==Li+ B.充電時,Li0.85NiO2既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應 C.該電池不能用水溶液作為電解質溶液 D.放電過程中Li+向負極移動 解析:在負極上Li從零價升至正價失去電子,A項正確;充電時,反應物只有一種,既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應,B項正確;由于Li可以與水反應,故電解質應為非水材料,C項正確;原電池中陽離子應遷移至正極,故D項錯誤。 答案:D,遷移應用,典題例解,一,二,思考探究,知識精要,2.正在研究的鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池,它具有容量大等優(yōu)點,其電池反應為2Zn+O2==2ZnO,其原料為鋅、電解質溶液和空氣,則下列敘述正確的是( ) A.鋅為正極,空氣進入負極反應 B.負極反應為Zn-2e-==Zn2+ C.正極發(fā)生氧化反應 D.電解質溶液是強酸溶液 解析:由電池反應知:負極發(fā)生氧化反應為Zn-2e-==Zn2+,由此可知A、C兩項錯誤,B項正確。由于負極是較活潑的金屬鋅且產物為ZnO,故電解質溶液肯定不是強酸,否則無論電池工作與否,鋅極很快就會被腐蝕,且酸性溶液中不會有ZnO生成,故D項錯誤。 答案:B,遷移應用,典題例解,思考探究,一,二,知識精要,二、燃料電池的工作原理 1.工作原理 (1)電極:所用電極一般為惰性電極。 負極:H2、烴、甲醇、肼均可作燃料,失電子發(fā)生氧化反應; 正極:空氣或O2作氧化劑得到電子; 電子沿導線連續(xù)不斷地把燃料和氧化劑中的化學能轉化為電能。 (2)電解質:所用電解質為酸(或堿)、熔融氧化物(或熔融鹽)等。,遷移應用,典題例解,思考探究,一,二,知識精要,2.應用實例 (1)氫氧燃料電池。 ①堿性電解質溶液中的電極反應: 負極:2H2-4e-+4OH-==4H2O; 正極:O2+4e-+2H2O==4OH-。 ②酸性電解質溶液中的電極反應: 負極:2H2-4e-==4H+; 正極:O2+4H++4e-==2H2O。,遷移應用,典題例解,思考探究,一,二,知識精要,(2)甲烷燃料電池。 用導線連接的兩個鉑電極插入電解質溶液中,然后向兩極分別通入CH4和O2,該電池的電極反應式: ①堿性電解質溶液中的電極反應:,正極:2O2+4H2O+8e-==8OH-。 ②酸性電解質溶液中的電極反應: 負極:CH4+2H2O-8e-==CO2+8H+; 正極:2O2+8H++8e-==4H2O。,遷移應用,典題例解,一,二,思考探究,知識精要,(1)氫氧燃料電池的能量利用率是100%,產物為水,不污染環(huán)境。正確嗎? 答案:不正確。氫氧燃料電池中產物為水,不污染環(huán)境,但能量利用率達不到100%。 (2)如果用稀硫酸作電解質溶液,氫氧燃料電池在放電后溶液的pH將發(fā)生怎樣的變化? 答案:反應過程中電解質不被消耗,但氫氣和氧氣反應生成水,使溶液變稀,pH增大。,遷移應用,典題例解,一,二,思考探究,知識精要,【例2】 下圖為氫氧燃料電池原理示意圖,按照此圖的提示,下列敘述不正確的是( ),A.a電極是負極 B.b電極的電極反應為4OH--4e-==2H2O+O2↑ C.氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源 D.氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內的新型發(fā)電裝置 解析:分析氫氧燃料電池原理示意圖,可知a極為負極,其電極反應為2H2-4e-==4H+,b極為正極,其電極反應為O2+2H2O+4e-==4OH-,電池總反應為2H2+O2==2H2O。H2為還原劑,O2為氧化劑,H2、O2不需全部儲藏在電池內,故答案為B。 答案:B,遷移應用,典題例解,一,二,思考探究,知識精要,遷移應用,典題例解,一,二,思考探究,知識精要,,遷移應用,典題例解,一,二,思考探究,知識精要,1.用兩根鉑絲作電極插入KOH溶液中,再分別向兩極通入甲烷氣體和氧氣,可形成原電池——燃料電池,該電池放電時發(fā)生的反應為CH4+2KOH+2O2==K2CO3+3H2O,下列說法錯誤的是( ) A.通甲烷的一極為負極,通氧氣的一極為正極 B.放電時,通入O2一極附近溶液的pH升高 C.放電一段時間后,KOH的物質的量不發(fā)生變化,遷移應用,典題例解,一,二,思考探究,知識精要,2.固體氧化物燃料電池是由美國西屋(Westinghouse)公司研制開發(fā)的。它以固體氧化鋯—氧化釔為電解質,這種固體電解質在高溫下允許氧離子(O2-)在其間通過。該電池的工作原理如圖所示,其中多孔電極a、b均不參與電極反應。下列判斷正確的是( ) A.有O2放電的a極為電池的負極 B.有H2放電的b極為電池的正極 C.a極對應的電極反應為O2+2H2O+4e-==4OH- D.該電池的總反應方程式為2H2+O2 2H2O,遷移應用,典題例解,一,二,思考探究,知識精要,思悟升華,方法歸納,案例探究,,思悟升華,方法歸納,案例探究,解析:,答案:C,思悟升華,方法歸納,案例探究,(1)一般電極反應式的書寫。,思悟升華,方法歸納,案例探究,(2)復雜電極反應式的書寫 復雜電極反應式=總反應式-較簡單一極的電極反應式,思悟升華,方法歸納,案例探究,(1)電極反應式類似于離子方程式,離子和化學式的書寫要求和離子方程式的書寫要求相同。 (2)“典例”中放電時負極的電極反應式的書寫順序。 ①找出還原劑和氧化產物,確定失電子總數(shù):Zn-2e-——Zn(OH)2 ②利用電荷守恒和原子守恒完成負極的電極反應式:Zn+2OH--2e-==Zn(OH)2,思悟升華,方法歸納,案例探究,