（人教版）吉林省长春市第五中学高中化学选修四课件：4.2《化学电源》1.ppt

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 稀H2SO4 KOH溶液 CH4 O2 H2O a极 b极 用途广泛的电池 用于汽车的铅蓄电池和燃料电池 用于“神六”的太阳能电池 笔记本电脑专用电池 手机专用电池 摄像机专用电池 各式各样的纽扣电池 在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？ 电池 化学电池 太阳能电池 原子能电池 将化学能转换成电能的装置 将太阳能转换成电能的装置 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 1、概念: 将化学能变成电能的装置 2、分类: ①一次电池又称不可充电电池——干电池 ②二次电池又称充电电池——蓄电池 ③燃料电池——氢氧燃料电池 化学电池 银锌钮扣电池 正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH－ 负极：Zn +2OH－-2e- =Zn(OH)2 总反应： Zn+Ag2O + H2O = Zn(OH)2 +2Ag 一次电池 一次电池 普通锌锰电池 锌筒 石墨棒 MnO2和C 普通锌-锰干电池的结构 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 普通干电池 优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。 碱性锌-锰干电池 电解质： KOH 负极： ——Zn Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正极： ——MnO2 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- 缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵 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 电池反应： Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 碱性电池 一次电池 二次电池 铅蓄电池 放电过程总反应： Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb + SO42- -2e- =PbSO4 正极： PbO2 + 4H++SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O 氧化反应 还原反应 负极： ①放电过程 铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程 铅蓄电池 负极 正极 ②充电过程 PbSO4 +2e- =Pb + SO42- 还原反应 阴极： 阳极： PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H++ SO42- 氧化反应 接电源负极 接电源正极 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 2PbSO4+2H2O 放电 充电 缺点： 比能量低、废弃电池污染环境 优点： 可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉 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…… 铅蓄电池 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 若把氢氧化钾换成硫酸,电极反应式又该如何呢？ 酸性电解质： 负极： 2H2-4e-==4H+ 正极： O2+4H++4e-==2H2O 总反应：2H2+O2==2H2O 若将上述电池的电解液换成质子交换膜，所形成的电池就是质子交换膜电池，质子交换膜能允许氢离子通过，请写出质子交换膜电池的电极反应式和总反应式。 负极： 2H2-4e-==4H+ 正极： O2+4H++4e-==2H2O 总反应：2H2+O2==2H2O 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…… 燃料电池的规律 燃料电池与前几种电池的差别： 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。 若将上述碱性电池中的燃料换成甲烷，请写出电极反应式和总反应式。 总反应式：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 正极：2O2+8e-+4H2O=8OH- 负极：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 若将上述碱性电池中的燃料换成甲醇，请写出电极反应式和总反应式。  总反应：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2C