化学选修4鲁科版-第1章-第3节-化学能转化为电能-电池-课件.ppt

1、化学选修化学选修鲁科版课件鲁科版课件复习旧知：复习旧知：1.什么是原电池？2.怎么判断原电池的正极和负极怎么判断原电池的正极和负极？3.构成原电池的条件是什么？4.用铜用铜 锌和硫酸铜溶液组成原电池，锌和硫酸铜溶液组成原电池，并写出电极反应式和电并写出电极反应式和电 池反应式。池反应式。目标要求：目标要求：1.了解常见的化学电源；2.判断电池的正极和负极；3.能根据电池反应式写出电极反应式；4.能根据电极反应式写出电池反应式。Zn:Zn-2e-=Zn2+Cu:2H+2e-=H2Zn G Cu 稀硫酸总反应为总反应为:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2这样的电池这样的电池实用吗？实用吗？我们所学

2、的原电池的缺点：我们所学的原电池的缺点：实用电池的特点：实用电池的特点：反应一段时间后，铜极上聚集了许多氢气泡，反应一段时间后，铜极上聚集了许多氢气泡，把铜极与硫酸隔开就不再产生电流，且携带不把铜极与硫酸隔开就不再产生电流，且携带不方便。方便。能产生稳定且具有较高电压的电流；能产生稳定且具有较高电压的电流；安全且携带方便；安全且携带方便；能适用特殊用途；能适用特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生影便于回收处理，不污染环境或对环境产生影响小。响小。答案是：绝对不实用！答案是：绝对不实用！（3）燃料电池）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃料又称为连续电池，一般以天然燃料或其它可燃物质

3、如氢气、甲醇、天然气、煤气等作为或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。电池。化学电源分类化学电源分类（2）二次化学电源）二次化学电源 二次电池在放电后经充电可使二次电池在放电后经充电可使电池中的活性物质恢复工作能力。铅蓄电池等可充电电池中的活性物质恢复工作能力。铅蓄电池等可充电电池都是二次电池。电池都是二次电池。（1）一次化学电源）一次化学电源 电池中的反应物质进行一次氧电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用，如干电池。化还原反应并放电之后，就不能再次利用，如干电池

4、。二二.化学电源（各类电池）化学电源（各类电池）锂电池锂电池干电池干电池叠层电池叠层电池纽扣电池纽扣电池各类电池各类电池 基本准则：基本准则：1.题目给定原电池的装置图，未给总反应的题目给定原电池的装置图，未给总反应的方程式方程式（1）首先找出原电池的正负极，即分别找出）首先找出原电池的正负极，即分别找出氧化剂和还原剂。原电池负极发生氧化反应氧化剂和还原剂。原电池负极发生氧化反应（失电子）正极发生还原反应（得电子）（失电子）正极发生还原反应（得电子）（2)依据电解质的性质判断出还原产物和氧化依据电解质的性质判断出还原产物和氧化产物。酸作电解质或碱作电解质注意与酸或产物。酸作电解质或碱作电解质注

5、意与酸或碱反应的物质，如碱反应的物质，如CO2与与OH生成生成CO32-。（3)写出电极反应（注意两级得失电子数相写出电极反应（注意两级得失电子数相等等),将两电极反应相加可得总反应方程式。将两电极反应相加可得总反应方程式。相反知道总反应方程式和任一电极反应，两相反知道总反应方程式和任一电极反应，两式相减可得另一电极反应。式相减可得另一电极反应。（1）分析原电池总反应方程式中各元）分析原电池总反应方程式中各元素的化合素的化合 价变化情况，找出氧化反价变化情况，找出氧化反应（负极）和还原反应（负极）和还原反 应（正极应（正极).(2）当氧化剂，还原剂，氧化产物，还）当氧化剂，还原剂，氧化产物，还

6、原产物由多种元素组成时，还应注意介原产物由多种元素组成时，还应注意介质的反应。质的反应。（3）若有一电极反应较难写出，可先）若有一电极反应较难写出，可先写出较易写出的电极反应，然后再利用写出较易写出的电极反应，然后再利用总反应方程式减去该电极反应即得到另总反应方程式减去该电极反应即得到另一电极反应。一电极反应。2.题目中给出原电池的总反应方程式题目中给出原电池的总反应方程式 有争议！各执一词，见仁见智！有争议！各执一词，见仁见智！碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵做电解质，结构如图做电解质，结构如图138所示，所示，其电极反应式为：其电极反应式为：负极；负极；

7、Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O 正极：正极：MnO2+2H2O+2e-=Mn(OH)2+2OH-正极材料上涂有正极材料上涂有棕褐色的棕褐色的PbOPbO2 2，负极材料是海绵负极材料是海绵状的金属铅，两状的金属铅，两极浸在极浸在H H2 2SOSO4 4溶液溶液中。写出电极反中。写出电极反应式。应式。放电放电充电充电放电放电充电充电铅蓄电池是铅蓄电池是二次二次电池，能电池，能放电放电又能又能充电充电。放电是放电是原电池原电池原理；原理；充电是充电是电解电解原理原理负极（负极（Pb)：Pb+SO42-2e-=PbSO4正极（正极（PbO2):PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+

8、2H2O同时将电极产物不断排出电池。同时将电极产物不断排出电池。1.1.氢氧燃料电池氢氧燃料电池交流交流研讨研讨 图图1-3一一10为一种氢氧燃料电池结构为一种氢氧燃料电池结构示意图，电解质溶液为示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极溶液，电极材料为石墨，氢气和氧气材料为石墨，氢气和氧气(或空气或空气)源源源源不断地通到电极上。请你写出该电池的不断地通到电极上。请你写出该电池的电极反应和电池反应。电极反应和电池反应。氢氧燃料电池的电极反应为：氢氧燃料电池的电极反应为：电池反应为：电池反应为：燃料电池优点燃料电池优点:能量利用效率高、可连续能量利用效率高、可连续使用和污染轻等优点使用和污染轻等优点

9、负极：负极：2H2+2OH-2e-=2H2O正极：正极：O2+2H2O+4e-=4OH-在酸性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：在酸性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：在碱性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：在碱性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：负极：负极：2H2-4e-=4H+正极：正极：O2+4H+4e-=2H2O负极：负极：2H2+2OH-4e-=2H2O正极：正极：O2+2H2O+4e-=4OH-2.一氧化碳燃料电池：（1）酸性介质负极：负极：2CO+2H2O-4e-=2CO2+4H+正极：正极：O2+4H+4e-=2H2O电池反应：电池反应：2CO+O2=2CO2（2）碱性介质负极

10、：负极：2CO+6OH4e-=2CO32-+3H2O正极：正极：O2+2H2O+4e-=4OH-电池反应：电池反应：2CO+O2+2OH-=2CO32-+H2O34正极：正极：2O2+4H2O+8e-=8OH-负极：负极：CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O正极：正极：3O2+6H2O+12e-=12OH-负极：负极：2CH3OH+16OH-12e-=2CO32-+12H2O减减 少少 污污 染染节节 约约 资资 源源例例1.我国首创以铝一空气一海水电池作为能我国首创以铝一空气一海水电池作为能源的新型海水标志灯源的新型海水标志灯,它以海水为电它以海水为电解质溶液解质溶液,靠空气中的氧

11、气使铝不断靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流氧化而产生电流.只要把灯放入海水只要把灯放入海水中数分钟中数分钟,就会发出耀眼的白光就会发出耀眼的白光.则则:(1)该电源负极材料为该电源负极材料为 ;正极材料正极材料为为 .(2)负极反应负极反应:.(3)正极反应正极反应:.AlC或其他惰性电极或其他惰性电极Al-3e-=Al3+2H2O+O2+4e-=4OH-电池反应：电池反应：4Al+6H2O+3O2=4Al(OH)3 解析Al、O2(空气)之间的氧化还原反应为:4Al+3O2=2 Al 2O3,首先分析出该反应的还原剂为 Al,作负极;氧化剂为O2,可以用碳棒作正极,完成O2 得电子的反应

12、.然后写出二者得失电子的情况.负极:4Al4Al3+12e-;正极:3O2+12e-6O2.而由于O2-离 子半径太小,会吸引H+而生成OH-.也就是 6O2-+6H2O12OH-，把二者结合起来就得到：正极 反应：3O2+6H2O+12e-12OH-。答案（答案（1）铝）铝 石墨石墨 (2)4Al4Al3+12e-(3)3O2+6H2O+12e-12OH-例例2.电池电极的判断电池电极的判断 2.铅蓄电池是化学电源铅蓄电池是化学电源,它工作时的总反应为它工作时的总反应为 Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O.试回答：试回答：(1)蓄电池负极的电极材料是蓄电池负极的电极材料是

13、.(2)工作时该蓄电池正极的电极反应式是工作时该蓄电池正极的电极反应式是 .(3)下列说法中正确的是下列说法中正确的是().A.铅为负极被还原铅为负极被还原 B.溶液的溶液的PH不断减小不断减小 C.SO24-只向正极移动只向正极移动 D.电解液密度逐渐减小电解液密度逐渐减小PbPbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2OD 解析解析 (1)反应中反应中Pb发生氧化反应转化为发生氧化反应转化为PbSO4所所 以负极材料是以负极材料是Pb.(2)正极上的反应是正极上的反应是PbO2PbSO4,则必然有则必然有H2SO4参加参加,PbO2中的中的O要转化成要转化成H2O,有有 H+参与

14、反应参与反应:PbO2+4H+SO42-+2e-PbsO4+2H2O,负极负极 反应为反应为:Pb+SO24-PbSO4+2e-,将正负极反应合并将正负极反应合并,与题给总反应相符与题给总反应相符.(3)蓄电池的工作过程中蓄电池的工作过程中,Pb被被 氧化氧化,H2SO4被消耗被消耗,所以所以A错、错、B错错(H+浓度减小浓度减小,pH 应变大应变大),D正确正确,SO24-在正负两极均参与电极反应在正负两极均参与电极反应,所以所以C错错.答案：答案：(1)Pb (2)PbO2+4H+SO42-+2e-PbsO4+2H2O(3)D牛刀小试：牛刀小试：1.已知空气一锌电池的电极反应为锌片已知空气

15、一锌电池的电极反应为锌片:Zn+2OH-2e-ZnO+H2O,碳棒碳棒:O2+2H2O+4e-4OH-.据此判断锌片是据此判断锌片是().A.正极并被还原正极并被还原 B.正极并被氧化正极并被氧化C.负极并被还原负极并被还原 D.负极并被氧化负极并被氧化 2.(2007.山东备考预测山东备考预测)将镁片、铝片平行插入到一定浓度的将镁片、铝片平行插入到一定浓度的NaOH溶液中，用导线连接成闭合回路，该装置在工作时，下溶液中，用导线连接成闭合回路，该装置在工作时，下列叙述正确的是（列叙述正确的是（）A.镁比铝活泼镁比铝活泼,镁失去电子被氧化成镁失去电子被氧化成Mg2+B.铝是电池负极铝是电池负极,

16、开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成C.该装置的内、外电路中该装置的内、外电路中,均是电子的定向移动形成电流均是电子的定向移动形成电流D.该装置开始工作时该装置开始工作时,铝片表面的氧化膜可不必处理铝片表面的氧化膜可不必处理2，图DD 3据报道据报道,摩托罗拉公司开发一种以甲醇为原料摩托罗拉公司开发一种以甲醇为原料,以以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池,充一次电可连续使用一个月充一次电可连续使用一个月.关于该电池的叙述正关于该电池的叙述正确的是确的是()放电时，正极反应为放电时，正极反应为O2+4e-+2

17、H2O=4OH-B.放电时，负极反应为：放电时，负极反应为：CH3OH6e-+8OH-=CO32-+6H2O C.充电时，原电池的负极与电源的正极连接充电时，原电池的负极与电源的正极连接 D.充电时，阴极反应：充电时，阴极反应：4OH-4e-=2H2O+O2AB4镍镉可充电电池，电极材料是镍镉可充电电池，电极材料是Cd和和NiO(OH),电电解质为解质为KOH,放电时的电极反应是放电时的电极反应是Cd+2OH2e=Cd（OH）22NiO（OH）+2H2O+2e=2Ni（OH）2+2OH下列说法不正确的是下列说法不正确的是 （A）电池放电时，电池负极周围溶液的）电池放电时，电池负极周围溶液的pH

18、不断不断 增大增大 （B）电池的总反应式是）电池的总反应式是Cd+2NiO（OH）+2H2O=2Ni（OH）2+Cd（OH）2（C）电池充电时，镉元素被还原）电池充电时，镉元素被还原 （D）电池充电时，电池的正极和电源的正极连）电池充电时，电池的正极和电源的正极连接接 A 5.某蓄电池放电、充电的反应式为：某蓄电池放电、充电的反应式为：FeNi2O33H2O=Fe（OH）22Ni（OH）2下列推断中正下列推断中正确的是确的是 （）放电时，放电时，Fe为正极，为正极，Ni2O3为负极；充电时，为负极；充电时，阴极上的电极反应式是：阴极上的电极反应式是：Fe（OH）2 2eFe2OH；充电时，充电

19、时，Ni（OH）2为阳极；蓄电池为阳极；蓄电池的电极必须是浸在某碱性溶液中。的电极必须是浸在某碱性溶液中。A B C D D 6.常见铅蓄电池是二次电池，其电极材料分别为常见铅蓄电池是二次电池，其电极材料分别为Pb和和PbO2，电解液为稀，电解液为稀H2SO4溶液，工作时的总反应式为溶液，工作时的总反应式为Pb PbO2 2H2SO4=2PbSO4 2H2O。请依据上。请依据上述情况判断：铅蓄电池的负极材料述情况判断：铅蓄电池的负极材料是是 。请依据两极材料和总反应，写出放电时正极反应是请依据两极材料和总反应，写出放电时正极反应是 PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O。请依

20、据总反应式和正极反应式，写出放电时负极反请依据总反应式和正极反应式，写出放电时负极反应是应是 Pb+SO42-2e-=PbSO4 。放电时，电解质溶液中阴离子移向放电时，电解质溶液中阴离子移向 正极正极 极，电流方极，电流方向从向从 极流向极流向 极。极。放电时，电解质溶液的酸性放电时，电解质溶液的酸性 （填（填“增强增强”、“减弱减弱”或或“不变不变”）。）。Pb正正负负减弱减弱 7原电池产生电流的本质原因是（原电池产生电流的本质原因是（）A电解质溶液中有电离出的自由移动的离子电解质溶液中有电离出的自由移动的离子 B有导线将两个活泼性不同的电极连接有导线将两个活泼性不同的电极连接 C在不同金

21、属的两极间存在电势差在不同金属的两极间存在电势差 D在原电池中发生了氧化还原反应在原电池中发生了氧化还原反应 8下列说法不正确的是（下列说法不正确的是（）A碱性锌锰干电池是二次电池碱性锌锰干电池是二次电池 B铅蓄电池是一次电池铅蓄电池是一次电池 C二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生活性物质获得再生 D燃料电池的活性物质没有储存在电池内部燃料电池的活性物质没有储存在电池内部DB 9美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池在碱性是美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池在碱性是一种新型的电池，其构造如图所示：两个电极均由多孔碳一种新型的电池

22、，其构造如图所示：两个电极均由多孔碳制成，通入的气体由孔隙中流出，并从电极表面放出。制成，通入的气体由孔隙中流出，并从电极表面放出。a极是极是 ，电极反应式是，电极反应式是 。b极是极是 ，电极反应式是，电极反应式是 。氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如甲烷（天然气）、汽油等。请写出甲烷燃料电池中如甲烷（天然气）、汽油等。请写出甲烷燃料电池中a极极的电极反应式为的电极反应式为 。此时电池内的总反应方程式为此时电池内的总反应方程式为 。负极负极H2+2OH2e-=2H2O正极正极2H2O+O2+4e-=4OH-CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2OCH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O