人教版高中化学选修四课件第四章第二节《化学电源》.ppt

1、（金戈铁骑（金戈铁骑*整理制作）整理制作）化学电源化学电源七嘴八舌谈电池七嘴八舌谈电池话题话题1.你知道哪些电池，它们有哪些应用？你知道哪些电池，它们有哪些应用？2.生活中实用电池与其他能源、原电池相生活中实用电池与其他能源、原电池相比较有哪些优点？比较有哪些优点？3.你如何评判一块电池的优劣？你如何评判一块电池的优劣？4.你能根据电池特点将其分类吗？你能根据电池特点将其分类吗？用途广泛的电池用途广泛的电池用于用于“神六神六”的太阳能电池的太阳能电池笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池手机专用电池手机专用电池摄摄像像机机专专用用电电池池各各式式各各样样的的纽纽扣扣电电池池小型高性能小型高性能燃

2、料电池燃料电池 2.化学电池与其它能源相比有哪些优点？化学电池与其它能源相比有哪些优点？3.判断电池的优劣标准主要是什么？判断电池的优劣标准主要是什么？4.目前化学电池主要分哪几大类？目前化学电池主要分哪几大类？2.化学电池与其它能源相比有哪些优点？化学电池与其它能源相比有哪些优点？3.判断电池的优劣标准主要是什么？判断电池的优劣标准主要是什么？4.目前化学电池主要分哪几大类？目前化学电池主要分哪几大类？能量转换效率高，供能稳定可靠，可以制成各能量转换效率高，供能稳定可靠，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种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组使用方便，易于维护，并可在

3、各种环境下工作用方便，易于维护，并可在各种环境下工作2.化学电池与其它能源相比有哪些优点？化学电池与其它能源相比有哪些优点？3.判断电池的优劣标准主要是什么？判断电池的优劣标准主要是什么？4.目前化学电池主要分哪几大类？目前化学电池主要分哪几大类？能量转换效率高，供能稳定可靠，可以制成各能量转换效率高，供能稳定可靠，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种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作用方便，易于维护，并可在各种环境下工作 单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位质量或单位体积所能输出电能的多少，即即比能量的大小比能量的大小；

4、输出功率的大小即；输出功率的大小即比功率的大比功率的大小小以及电池的存储时间的长短。除特殊情况外，以及电池的存储时间的长短。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。间长的电池，其质量好。化化学学电电池池一次电池一次电池二次电池二次电池燃料电池燃料电池一、一次电池一、一次电池碱性碱性干电池干电池碱性锌锰电池构造示意图碱性锌锰电池构造示意图碱性电池碱性电池 碱性干电池碱性干电池碱性锌锰电池构造示意图碱性锌锰电池构造示意图碱性电池碱性电池 负极负极(Zn)：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2碱性干电池碱性干电池碱性锌锰

5、电池构造示意图碱性锌锰电池构造示意图碱性电池碱性电池 负极负极(Zn)：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2正极正极(MnO2)：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-碱性干电池碱性干电池碱性锌锰电池构造示意图碱性锌锰电池构造示意图碱性电池碱性电池 负极负极(Zn)：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2正极正极(MnO2)：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-电池总反应：电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O =2MnOOH+Zn(OH)2碱性干电池碱性干电池碱性锌锰电池构造示意图碱性锌锰电池构造示意图碱性电池碱性电池 负极负极(Zn)：Zn+2OH-2e-=Zn

6、(OH)2正极正极(MnO2)：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-电池总反应：电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O =2MnOOH+Zn(OH)2优缺点简析：优缺点简析：只能一次使用，不能只能一次使用，不能充电；价格较贵；比能量和储存时充电；价格较贵；比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续间有所提高，适用于大电流和连续放电。放电。碱性干电池碱性干电池二、二次电池二、二次电池铅蓄电池铅蓄电池铅蓄电池铅蓄电池1.铅蓄电池的正负极。铅蓄电池的正负极。2.哪些物质参与正负极反应？哪些物质参与正负极反应？3.电解质溶液的浓度是否变化？电解质溶液的浓度是否变化？4.尝试写出电极反

7、应式和电池反应式。尝试写出电极反应式和电池反应式。思考与讨论：思考与讨论：二、二次电池二、二次电池铅蓄电池铅蓄电池负极负极(Pb)：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极正极(PbO2)：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O电池总反应：电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O铅蓄电池铅蓄电池二、二次电池二、二次电池铅蓄电池铅蓄电池负极负极(Pb)：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极正极(PbO2)：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O电池总反应：电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O铅蓄电池铅蓄电

8、池阅读阅读P76，了解铅蓄电池的充电原，了解铅蓄电池的充电原理及铅蓄电池的优缺点。理及铅蓄电池的优缺点。缺点：缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉可靠、价格低廉其它二次电池：其它二次电池：镍镉电池、镍氢电池、锂离子电镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池池、聚合物锂离子蓄电池铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程：2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充电充电放电放电铅蓄电池的优缺点简析：铅蓄电池的优缺点

9、简析：三、燃料电池三、燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池1.指出氢氧燃料电池的正负极。指出氢氧燃料电池的正负极。2.哪些物质参与正负极反应？哪些物质参与正负极反应？3.电解质溶液是否参与化学反应？电解质溶液是否参与化学反应？4.尝试写出电极反应式和电池反应式。尝试写出电极反应式和电池反应式。思考与讨论：思考与讨论：三、燃料电池三、燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池酸性电解质（酸性电解质（HCl）负极负极(Pt)：2H2-4e-=4H+正极正极(Pt)：O2+4H+4e-=2H2O电池总反应电池总反应：2H2+O2=2H2O三、燃料电池三、燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池酸性电解质（酸性电解质（HC

10、l）负极负极(Pt)：2H2-4e-=4H+正极正极(Pt)：O2+4H+4e-=2H2O电池总反应电池总反应：2H2+O2=2H2O碱性电解质（碱性电解质（KOH）负极负极(Pt)：2H2-4e-+4OH-=4H2O正极正极(Pt)：O2+2H2O+4e-=4OH-电池总反应电池总反应：2H2+O2=2H2O三、燃料电池三、燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池酸性电解质（酸性电解质（HCl）负极负极(Pt)：2H2-4e-=4H+正极正极(Pt)：O2+4H+4e-=2H2O电池总反应电池总反应：2H2+O2=2H2O碱性电解质（碱性电解质（KOH）负极负极(Pt)：2H2-4e-+4OH-=4

11、H2O正极正极(Pt)：O2+2H2O+4e-=4OH-电池总反应电池总反应：2H2+O2=2H2O使用氢氧燃料电池动力使用氢氧燃料电池动力 的法国产标致的法国产标致TAXITAXI同济大学研制的燃料电池汽车超越同济大学研制的燃料电池汽车超越3号号我国自主研发的燃料电池车我国自主研发的燃料电池车神舟十号燃料电池发电系统神舟十号燃料电池发电系统燃料电池的规律燃料电池的规律燃料做负极，助燃剂氧气为正极燃料做负极，助燃剂氧气为正极电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。氧化剂与还原剂在工作时不断补充；氧化剂与还原剂在工作时不断补充；反应产物不断

12、排出；反应产物不断排出；能量转化率高能量转化率高(超过超过80%)，普通的只有，普通的只有30%，有利于，有利于节约能源。节约能源。燃料电池的规律燃料电池的规律燃料电池与前几种电池的差别：燃料电池与前几种电池的差别：燃料做负极，助燃剂氧气为正极燃料做负极，助燃剂氧气为正极电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。氧化剂与还原剂在工作时不断补充；氧化剂与还原剂在工作时不断补充；反应产物不断排出；反应产物不断排出；能量转化率高能量转化率高(超过超过80%)，普通的只有，普通的只有30%，有利于，有利于节约能源。节约能源。缺点：缺点：体积较大、附

13、属设备较多体积较大、附属设备较多燃料电池的规律燃料电池的规律燃料电池与前几种电池的差别：燃料电池与前几种电池的差别：燃料做负极，助燃剂氧气为正极燃料做负极，助燃剂氧气为正极电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。氧化剂与还原剂在工作时不断补充；氧化剂与还原剂在工作时不断补充；反应产物不断排出；反应产物不断排出；能量转化率高能量转化率高(超过超过80%)，普通的只有，普通的只有30%，有利于，有利于节约能源。节约能源。缺点：缺点：体积较大、附属设备较多体积较大、附属设备较多优点：优点：能量转换率高、清洁、对环境好能量转换率高、清洁、对环境好

14、燃料电池的规律燃料电池的规律燃料电池与前几种电池的差别：燃料电池与前几种电池的差别：燃料做负极，助燃剂氧气为正极燃料做负极，助燃剂氧气为正极电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。氧化剂与还原剂在工作时不断补充；氧化剂与还原剂在工作时不断补充；反应产物不断排出；反应产物不断排出；能量转化率高能量转化率高(超过超过80%)，普通的只有，普通的只有30%，有利于，有利于节约能源。节约能源。缺点：缺点：体积较大、附属设备较多体积较大、附属设备较多优点：优点：能量转换率高、清洁、对环境好能量转换率高、清洁、对环境好其它燃料电池：其它燃料电池：烃、

15、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池燃料电池的规律燃料电池的规律燃料电池与前几种电池的差别：燃料电池与前几种电池的差别：燃料做负极，助燃剂氧气为正极燃料做负极，助燃剂氧气为正极电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。小小 结结化学电池的组成化学电池的组成组成组成负极负极正极正极电解质电解质 电极材料电极材料电极上发电极上发生反应的生反应的物质物质电子流向电子流向反应类型反应类型小小 结结化学电池的组成化学电池的组成组成组成负极负极正极正极电解质电解质 电极材料电极材料电极上发电极上发生反应的生反应的物质物质电子流向电子

16、流向反应类型反应类型能导电的物质能导电的物质小小 结结化学电池的组成化学电池的组成组成组成负极负极正极正极电解质电解质 电极材料电极材料电极上发电极上发生反应的生反应的物质物质电子流向电子流向反应类型反应类型能导电的物质能导电的物质酸溶液酸溶液碱溶液碱溶液盐溶液盐溶液或或熔融液熔融液小小 结结化学电池的组成化学电池的组成组成组成负极负极正极正极电解质电解质 电极材料电极材料电极上发电极上发生反应的生反应的物质物质电子流向电子流向反应类型反应类型能导电的物质能导电的物质还原性较强的还原性较强的物质物质(多是金属多是金属电极本身电极本身)酸溶液酸溶液碱溶液碱溶液盐溶液盐溶液或或熔融液熔融液小小 结

17、结化学电池的组成化学电池的组成组成组成负极负极正极正极电解质电解质 电极材料电极材料电极上发电极上发生反应的生反应的物质物质电子流向电子流向反应类型反应类型能导电的物质能导电的物质还原性较强的还原性较强的物质物质(多是金属多是金属电极本身电极本身)氧化性较强氧化性较强的物质的物质酸溶液酸溶液碱溶液碱溶液盐溶液盐溶液或或熔融液熔融液小小 结结化学电池的组成化学电池的组成组成组成负极负极正极正极电解质电解质 电极材料电极材料电极上发电极上发生反应的生反应的物质物质电子流向电子流向反应类型反应类型能导电的物质能导电的物质还原性较强的还原性较强的物质物质(多是金属多是金属电极本身电极本身)氧化性较强氧

18、化性较强的物质的物质酸溶液酸溶液碱溶液碱溶液盐溶液盐溶液或或熔融液熔融液流出电子流出电子小小 结结化学电池的组成化学电池的组成组成组成负极负极正极正极电解质电解质 电极材料电极材料电极上发电极上发生反应的生反应的物质物质电子流向电子流向反应类型反应类型能导电的物质能导电的物质还原性较强的还原性较强的物质物质(多是金属多是金属电极本身电极本身)氧化性较强氧化性较强的物质的物质酸溶液酸溶液碱溶液碱溶液盐溶液盐溶液或或熔融液熔融液流出电子流出电子流入电子流入电子小小 结结化学电池的组成化学电池的组成组成组成负极负极正极正极电解质电解质 电极材料电极材料电极上发电极上发生反应的生反应的物质物质电子流向

19、电子流向反应类型反应类型能导电的物质能导电的物质还原性较强的还原性较强的物质物质(多是金属多是金属电极本身电极本身)氧化性较强氧化性较强的物质的物质酸溶液酸溶液碱溶液碱溶液盐溶液盐溶液或或熔融液熔融液流出电子流出电子流入电子流入电子氧化反应氧化反应小小 结结化学电池的组成化学电池的组成组成组成负极负极正极正极电解质电解质 电极材料电极材料电极上发电极上发生反应的生反应的物质物质电子流向电子流向反应类型反应类型能导电的物质能导电的物质还原性较强的还原性较强的物质物质(多是金属多是金属电极本身电极本身)氧化性较强氧化性较强的物质的物质酸溶液酸溶液碱溶液碱溶液盐溶液盐溶液或或熔融液熔融液流出电子流出

20、电子流入电子流入电子氧化反应氧化反应还原反应还原反应减减 少少 污污 染染节节 约约 资资 源源书写电极反应式应注意以下几点书写电极反应式应注意以下几点书写电极反应式应注意以下几点书写电极反应式应注意以下几点1确定原电池的正负极，弄清正负极确定原电池的正负极，弄清正负极上发生反应的物质；上发生反应的物质；书写电极反应式应注意以下几点书写电极反应式应注意以下几点1确定原电池的正负极，弄清正负极确定原电池的正负极，弄清正负极上发生反应的物质；上发生反应的物质；2.电极反应是一种离子反应，遵循书写电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则离子反应的所有规则(如如“拆拆”、“平平”)；书写电极

21、反应式应注意以下几点书写电极反应式应注意以下几点1确定原电池的正负极，弄清正负极确定原电池的正负极，弄清正负极上发生反应的物质；上发生反应的物质；2.电极反应是一种离子反应，遵循书写电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则离子反应的所有规则(如如“拆拆”、“平平”)；3.将两极反应的电子得失数配平后，相将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；另一极反应；4负极失电子所得氧化产物和正极得负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关(如如4价的价的C在

22、酸性溶液中以在酸性溶液中以CO2形式存在，形式存在，在碱性溶液中以在碱性溶液中以CO32-形式存在形式存在)；4负极失电子所得氧化产物和正极得负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关(如如4价的价的C在酸性溶液中以在酸性溶液中以CO2形式存在，形式存在，在碱性溶液中以在碱性溶液中以CO32-形式存在形式存在)；5溶液中不存在溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它：在酸性溶液中它与与H结合成结合成H2O、在碱性或中性溶液中它、在碱性或中性溶液中它与水结合成与水结合成OH-。连线高考连线高考（09年广东化学年广东化学14）可用于电动汽车的铝

23、可用于电动汽车的铝-空气燃空气燃料电池，通常以料电池，通常以NaCl溶液或溶液或NaOH溶液为电解液，铝合溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是（）A以以NaCl溶液或溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反溶液为电解液时，正极反应都为：应都为：O22H2O4e4OHB以以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：溶液为电解液时，负极反应为：Al3OH3eAl(OH)3C以以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的电解液的pH保持不变保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极电池工作时，电子通

24、过外电路从正极流向负极连线高考连线高考（09年广东化学年广东化学14）可用于电动汽车的铝可用于电动汽车的铝-空气燃空气燃料电池，通常以料电池，通常以NaCl溶液或溶液或NaOH溶液为电解液，铝合溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是（）A以以NaCl溶液或溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反溶液为电解液时，正极反应都为：应都为：O22H2O4e4OHB以以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：溶液为电解液时，负极反应为：Al3OH3eAl(OH)3C以以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的

25、电解液的pH保持不变保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极A A 连线高考连线高考(07年高考全国理综卷年高考全国理综卷II10)在盛有稀在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是铜片，下列叙述正确的是()A正极附近的正极附近的SO42离子浓度逐渐离子浓度逐渐增大增大B电子通过导线由铜片流向锌片电子通过导线由铜片流向锌片C正极有正极有O2逸出逸出D铜片上有铜片上有H2逸出逸出连线高考连线高考(07年高考全国理综卷年高考全国理综卷II10)在盛有稀在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是铜片，下列叙述正确的是()A正极附近的正极附近的SO42离子浓度逐渐离子浓度逐渐增大增大B电子通过导线由铜片流向锌片电子通过导线由铜片流向锌片C正极有正极有O2逸出逸出D铜片上有铜片上有H2逸出逸出D D 写出下列燃料电池的电极方程的书写：写出下列燃料电池的电极方程的书写：甲烷甲烷乙烷乙烷甲醇甲醇乙醇乙醇一氧化碳一氧化碳肼肼酸性电解质（酸性电解质（HCl）碱性电解质（碱性电解质（KOH）中性电解质（中性电解质（NaCl)