高中化學(xué)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)4.2化學(xué)電源課件新人教版選修

第二節(jié)化學(xué)電源1.能說出化學(xué)電源的優(yōu)點(diǎn)及在各方面的應(yīng)用。2.能記住常見的一次電池、二次電池和燃料電池的工作原理。3.能說出廢舊電池對環(huán)境的危害,樹立環(huán)保意識。一二一、化學(xué)電池的分類及其優(yōu)劣1.化學(xué)電池的分類2.化學(xué)電池的優(yōu)點(diǎn)(1)化學(xué)電池的能量轉(zhuǎn)換效率較高,供能穩(wěn)定可靠。(2)可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池及電池組。(3)使用方便,易于維護(hù),并可在各種環(huán)境下工作。三四一二3.判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)(1)比能量:即單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少,單位(W·h)/kg或(W·h)/L。(2)比功率:即單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的多少,單位W/kg或W/L。(3)電池的可儲存時(shí)間的長短。三四一二二、一次電池1.堿性鋅錳電池(1)基本構(gòu)造:(2)組成。正極:MnO2;負(fù)極:Zn;電解質(zhì):KOH。(3)工作原理。(4)特點(diǎn):堿性鋅錳電池比普通鋅錳電池性能好,它的比能量和可儲存時(shí)間均有提高,適用于大電流和連續(xù)放電。三四一二2.鋅銀電池(1)基本構(gòu)造及工作原理。(2)組成:負(fù)極:Zn,正極:Ag2O,電解質(zhì):KOH。(3)工作原理。(4)特點(diǎn):比能量大,電壓穩(wěn)定,儲存時(shí)間長,適用于小電流連續(xù)放電。3.鋰電池(1)基本組成:負(fù)極:Li。正極:MnO2、CuO、FeS2等。電解質(zhì):非水溶劑。(2)特點(diǎn):比能量高、電壓高、工作溫度寬,儲存時(shí)間長。三四一二三三、二次電池(以鉛蓄電池為例)1.基本構(gòu)造負(fù)極:Pb。正極:PbO2。電解質(zhì):H2SO4溶液。四一二三四一二三3.鉛蓄電池的優(yōu)缺點(diǎn)(1)優(yōu)點(diǎn):可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉,在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。(2)缺點(diǎn):比能量低、笨重,廢棄的電池污染環(huán)境。四一二三四四、燃料電池(以酸性氫氧燃料電池為例)1.基本構(gòu)造2.工作原理

3.燃料電池的優(yōu)點(diǎn)(1)能量轉(zhuǎn)化率高。燃料電池的能量轉(zhuǎn)換率超過80%,普通燃燒過程能量轉(zhuǎn)換率僅30%多。(2)污染小。一二三四思考感悟燃料電池是利用燃料直接燃燒產(chǎn)生的熱量發(fā)電嗎?為什么?提示:不是。燃料電池產(chǎn)生電流的過程并非燃料的直接燃燒,而是燃料和氧化劑(氧氣)分別在原電池的兩極上發(fā)生反應(yīng),實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。一、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(fù)極:H2、烴、甲醇、肼均可作燃料,失電子發(fā)生氧化反應(yīng);正極:空氣或O2作氧化劑得到電子;電子沿導(dǎo)線連續(xù)不斷地把燃料和氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(2)電解質(zhì):所用電解質(zhì)為酸(或堿)、熔融氧化物(或熔融鹽)等。二、化學(xué)電源電極反應(yīng)式的書寫1.根據(jù)裝置書寫電極反應(yīng)式(1)確定原電池的正負(fù)極及放電的物質(zhì)。首先根據(jù)題目給定的圖示裝置特點(diǎn),結(jié)合原電池正負(fù)極的判斷方法,確定原電池的正負(fù)極及放電的物質(zhì)。2.根據(jù)電池總反應(yīng)方程式,寫電極反應(yīng)式(1)一般書寫步驟:第一步:找出還原劑和氧化劑,確定負(fù)極、正極放電的物質(zhì)。第二步:利用電荷守恒寫出電極反應(yīng)式,注意電極上生成的新物質(zhì)是否與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng),如O2-在酸性溶液中生成H2O,在堿性或中性條件下生成OH-;+4價(jià)碳在酸性條件下生成CO2,在堿性溶液中第三步:驗(yàn)證,將兩個(gè)半反應(yīng)相加,得總反應(yīng)方程式?？偡磻?yīng)方程式減去一個(gè)反應(yīng)式得到另一個(gè)反應(yīng)式。3.可充電電池電極反應(yīng)

特別提醒解答書寫有關(guān)電極反應(yīng)式的題目時(shí),應(yīng)先寫出總化學(xué)方程式,再找出電解質(zhì)溶液的成分,最后分別寫出正極反應(yīng)式和負(fù)極反應(yīng)式,從而作出合理的判斷。知識點(diǎn)1知識點(diǎn)2知識點(diǎn)3一次電池【例題1】

堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn),故得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以KOH溶液為電解液,電池總反應(yīng)式為Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.電池工作時(shí),鋅失去電子B.電池正極的電極反應(yīng)式為2MnO2(s)+2H2O(l)+2e-2MnOOH(s)+2OH-(aq)C.電池工作時(shí),電子由正極通過外電路流向負(fù)極D.外電路中每通過0.2mol電子,鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g知識點(diǎn)1知識點(diǎn)2知識點(diǎn)3知識點(diǎn)1知識點(diǎn)2知識點(diǎn)3二次電池【例題2】

鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池,放電時(shí)的總反應(yīng)為:Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2下列有關(guān)該電池的說法不正確的是(

)A.電池的電解液為堿性溶液,正極為Ni2O3、負(fù)極為FeB.電池放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為:Fe+2OH--2e-Fe(OH)2C.電池充電過程中,陰極附近溶液的pH降低D.電池充電時(shí),陽極反應(yīng)為:2Ni(OH)2+2OH--2e-Ni2O3+3H2O解析:因?yàn)榉烹姇r(shí)的反應(yīng)中有氫氧化物生成,故電解質(zhì)溶液是堿性溶液,因?yàn)殍F的化合價(jià)升高,鎳的化合價(jià)降低,故鐵是負(fù)極,氧化鎳是正極,故A和B均正確;充電時(shí)的陰極反應(yīng)為Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-,故此時(shí)陰極附近溶液的pH增大,故C錯(cuò)誤;根據(jù)所給的放電時(shí)的電池反應(yīng)可推知D正確。答案:C知識點(diǎn)1知識點(diǎn)2知識點(diǎn)3燃料電池【例題3】

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(fù)極B.b電極的電極反應(yīng)為:4OH--4e-2H2O+O2↑C.氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)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(nèi)的新型發(fā)電裝置知識點(diǎn)1知識點(diǎn)2知識點(diǎn)3解析:分析氫氧燃料電池原理示意圖,可知a極為負(fù)極,其電極反應(yīng)為2H2