化学能与电能时资料.pptx

第2课时发展中的化学电源负极：负极：Zn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+一、干电池一、干电池1.1.锌锰干电池锌锰干电池石墨棒石墨棒MnOMnO2 2糊糊NHNH4 4ClCl糊糊锌筒锌筒正极：正极：2MnO2MnO2 2+2 +2e+2 +2e-=Mn=Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O总反应：总反应：Zn+2MnOZn+2MnO2 2+2 =Zn+2 =Zn2+2+Mn+Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O2 2.特点：特点：(1)(1)一次电池，放电后一次电池，放电后_充电。充电。(2)(2)便于携带，价格低。便于携带，价格低。(3)(3)若将电解质若将电解质NHNH4 4ClCl换成湿的换成湿的KOHKOH，并在构造上改进，并在构造上改进，可以制成可以制成_锌锰电池。锌锰电池。不能不能碱性碱性二、充电电池二、充电电池1.1.特点：又称特点：又称_电池，它在放电时所进行的氧化电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。电前的状态。二次二次2.2.实例实例电池类型电池类型负极负极正极正极电解质电解质铅蓄电池铅蓄电池_镍镉电池镍镉电池_NiO(OH)NiO(OH)_锂离子电池锂离子电池新一代可充电的绿色电池新一代可充电的绿色电池,低功耗电器电源低功耗电器电源PbPbPbOPbO2 2硫酸硫酸CdCdKOHKOH电极：电极：PbPb为负极；为负极；PbOPbO2 2为正极。为正极。电解液电解液:30%:30%的的H H2 2SOSO4 4溶液。溶液。电极反应式电极反应式:负极负极(Pb)(Pb)：Pb+SOPb+SO4 4 -2e-2e-=PbSO=PbSO4 4正极正极(PbO(PbO2 2)：PbOPbO2 2+4H+4H+SO+SO4 4 +2e+2e-=PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2O O总电池反应总电池反应:PbO:PbO2 2+Pb+2H+Pb+2H2 2SOSO4 4=2PbSO=2PbSO4 4+2H+2H2 2O O H H2 2SOSO4 4Pb(Pb(铅铅)PbOPbO2 22-2-2-2-电池工作一段时间后，电解质溶液的电池工作一段时间后，电解质溶液的pHpH 升高升高3.3.铅蓄电池铅蓄电池4.4.镍镉电池：镍镉电池：镍镉电池以镍镉电池以CdCd为负极，为负极，NiO(OH)NiO(OH)为正极，为正极，KOHKOH为电解液。为电解液。广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等，但有毒，废旧电池要回收处理，防止污染环境。刀等，但有毒，废旧电池要回收处理，防止污染环境。2NiO(OH)+Cd+2H2NiO(OH)+Cd+2H2 2O 2Ni(OH)O 2Ni(OH)2 2+Cd(OH)+Cd(OH)2 2 充电充电放电放电写出电极反应式：写出电极反应式：负极负极(Cd)(Cd)：正极正极NiONiO（OH)OH)：Cd-2eCd-2e-+2OH+2OH-=Cd(OH)=Cd(OH)2 2 2NiO(OH)+2e2NiO(OH)+2e-+2H+2H2 2O=O=2Ni(OH)2Ni(OH)2 2+2OH+2OH-三、燃料电池三、燃料电池 它是一种高效、环它是一种高效、环境友好的发电装置，能境友好的发电装置，能量转化率较高，理论上量转化率较高，理论上可达到可达到85%85%90%90%。它的。它的电极材料一般为惰性电电极材料一般为惰性电极，如铂电极、石墨电极，如铂电极、石墨电极等。极等。(1)(1)氢氧燃料电池。氢氧燃料电池。酸性酸性碱性碱性负极负极正极正极总反应总反应2H2H2 2+4OH+4OH-4e-4e-=4H=4H2 2O OO O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-燃料电池优点燃料电池优点:高效、环保、能量转化率高高效、环保、能量转化率高。2H2H2 2-4e-4e-=4H=4H+O O2 2+4H+4H+4e+4e-=2H=2H2 2O O2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O（2 2）.特点：燃料气体和特点：燃料气体和_分别在两个电极上反应将分别在两个电极上反应将化学能转化为电能。化学能转化为电能。（3 3）.实例：实例：氢氧燃料电池氢氧燃料电池甲烷燃料电池甲烷燃料电池负极负极_失电子失电子_失电子失电子正极正极_得电子得电子电解质电解质氢氧化钾或硫酸氢氧化钾或硫酸氧气氧气氢气氢气甲烷甲烷氧气氧气【自我小测自我小测】1.1.下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是()A.A.碱性锌锰电池碱性锌锰电池B.B.手机用锂电池手机用锂电池C.C.汽车用铅蓄电池汽车用铅蓄电池D.D.玩具用镍氢电池玩具用镍氢电池A A2.2.下列有关电池的说法不正确的是下列有关电池的说法不正确的是()A.A.手机上用的锂离子电池属于二次电池手机上用的锂离子电池属于二次电池B.B.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极电极C.C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D.D.锌锰干电池中，锌电极是负极锌锰干电池中，锌电极是负极B B3.3.已知空气已知空气-锌电池的电极反应为锌片：锌电池的电极反应为锌片：Zn+2OHZn+2OH-2e-2e-=ZnO+H=ZnO+H2 2O O；碳棒：；碳棒：O O2 2+H+H2 2O+2eO+2e-=2OH=2OH-，据此判，据此判断，锌片是断，锌片是()A.A.正极，并被还原正极，并被还原B.B.正极，并被氧化正极，并被氧化C.C.负极，并被还原负极，并被还原D.D.负极，并被氧化负极，并被氧化D D4.4.燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料燃烧燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料燃烧原理把化学能直接转化为电能。氢氧燃料电池的基本原理把化学能直接转化为电能。氢氧燃料电池的基本反应是反应是X X极：极：O O2 2(g)+H(g)+H2 2O(l)+2eO(l)+2e-=2OH=2OH-；Y Y极：极：H H2 2(g)+2OH(g)+2OH-2e-2e-=2H=2H2 2O(l)O(l)。下列说法正确的是。下列说法正确的是()A.XA.X是正极是正极B.YB.Y是正极是正极C.YC.Y极发生还原反应极发生还原反应D.D.电子由电子由X X极移向极移向Y Y极极A A5.5.科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电，电池负极反应为的燃料电池发电，电池负极反应为()A.HA.H2 2+2OH+2OH-2e-2e-=2H=2H2 2O OB.OB.O2 2+4H+4H+4e+4e-=2H=2H2 2O OC.HC.H2 2-2e-2e-=2H=2H+D.OD.O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-C C【延伸拓展延伸拓展】电极反应式的书写：电极反应式的书写：(1)(1)原电池原电池负极反应式的书写负极反应式的书写较活泼金属作负极时，电极本身被氧化。较活泼金属作负极时，电极本身被氧化。a.a.若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如接写为金属阳离子，如Zn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+，Cu-2eCu-2e-=Cu=Cu2+2+。b.b.若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应为两反应合并后的反应。如铅蓄电池负极反应为应为两反应合并后的反应。如铅蓄电池负极反应为Pb+-2ePb+-2e-=PbSO=PbSO4 4。负极本身不反应负极本身不反应氢氧氢氧(酸性酸性)燃料电池，负极反应为燃料电池，负极反应为H H2 2-2e-2e-=2H=2H+；氢氧氢氧(碱性碱性)燃料电池，负极反应为燃料电池，负极反应为H H2 2+2OH+2OH-2e-2e-=2H=2H2 2O O。(2)(2)原电池正极反应式的书写。原电池正极反应式的书写。书写时总的原则是书写时总的原则是首先根据化合价变化或氧化性强弱首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒；判断得电子的微粒；其次确定该微粒得电子后生成什其次确定该微粒得电子后生成什么物质。么物质。如氢氧如氢氧(酸性酸性)燃料电池，正极反应为燃料电池，正极反应为O O2 2+4H+4H+4e+4e-=2H=2H2 2O O氢氧氢氧(碱性碱性)燃料电池，正极反应为燃料电池，正极反应为O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-【题组过关题组过关】1.1.某固体酸燃料电池以某固体酸燃料电池以CsHSOCsHSO4 4固体为电解质传递固体为电解质传递H H+，其，其基本结构见下图，电池总反应可表示为基本结构见下图，电池总反应可表示为2H2H2 2+O+O2 2=2H2H2 2O O，下列有关说法正确的是，下列有关说法正确的是()A.A.电子通过外电路从电子通过外电路从b b极流向极流向a a极极B.bB.b极上的电极反应式为极上的电极反应式为O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-C.C.每转移每转移0.1 mol0.1 mol电子，消耗标准状况下电子，消耗标准状况下2.24 L2.24 L的的H H2 2D.HD.H+由由a a极通过固体酸电解质传递到极通过固体酸电解质传递到b b极极【延伸探究延伸探究】如果把电池中如果把电池中“固体酸燃料固体酸燃料”改为改为“固体碱燃料固体碱燃料”，则则a a极电极反应式为极电极反应式为_。提示：提示：H H2 2+2OH+2OH-2e-2e-=2H=2H2 2O O。a a极极H H2 2失去电子后生成的失去电子后生成的H H+与电解质与电解质OHOH-反应，电极反应式为反应，电极反应式为H H2 2+2OH+2OH-2e-2e-=2H2H2 2O O。2.(20162.(2016汉口高一检测汉口高一检测)如图所示是一个燃料电池如图所示是一个燃料电池的示意图，当此燃料电池工作时，下列分析中正确的示意图，当此燃料电池工作时，下列分析中正确的是的是()A.A.如果如果a a极通入极通入H H2 2，b b极通入极通入O O2 2，NaOHNaOH溶液作电解质溶液，则通溶液作电解质溶液，则通H H2 2的电极上发生的反应为的电极上发生的反应为H H2 2-2e-2e-=2H=2H+B.B.如果如果a a极通入极通入H H2 2，b b极通入极通入O O2 2，H H2 2SOSO4 4溶液作电解质溶液，则通溶液作电解质溶液，则通O O2 2的电极上发生的反应为的电极上发生的反应为O O2 2+4e+4e-+2H+2H2 2O=4OHO=4OH-C.C.如果如果a a极通入极通入H H2 2，b b极通入极通入O O2 2，H H2 2SOSO4 4溶液作电解质溶液，则溶溶液作电解质溶液，则溶液中的液中的H H+向向b b极移动极移动D.D.如果如果a a极通入极通入H H2 2，b b极通入极通入O O2 2，NaOHNaOH溶液作电解质溶液，则溶液溶液作电解质溶液，则溶液中的中的OHOH-向向b b极移动极移动