选修4-电化学基础-化学电源.ppt

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1、第四章电化学基础第二节化学电源人教版选修4·化学反应原理电极材料电子流向反应类型组成负极正极电解质相对活泼的金属流出电子氧化反应酸、碱或盐的溶液相对不活泼的金属（或能导电的非金属）流入电子还原反应原电池的组成形形色色的电池2、化学电池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或干电池②二次电池又称充电电池或蓄电池③燃料电池3)优点:①能量转换效率高，供能稳定可靠②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，使用方便③易维护，可在各种环境下工作。普通锌锰电池碱性电池锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰

2、干电池的结构NH4Cl、ZnCl2和H2O等电池总反应：负极（Zn）：Zn–2e-=Zn2+正极（MnO2和C）：优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。Zn+2NH4++2MnO2=Zn2++2NH3+Mn2O3+H2O2NH4++2e-+2MnO2=Mn2O3+H2O+2NH3一次电池-普通锌锰电池碱性锌-锰干电池负极--Zn正极—MnO2电池反应：电解质：KOHZn+2OH--2e-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2［思

3、考］该电池的正负极材料和电解质？碱性锌锰电池的优点：电流稳定，放电容量、时间比干电池增大几倍，不会气胀或漏液。钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓KOH溶液，已知电池内Zn的氧化产物为ZnO2、银-锌电池负极：正极：总反应：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-Ag2O+Zn=ZnO+2Ag铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池……3、铅蓄电池1)正负极材料正极

4、：PbO2负极：Pb2)工作机制电解质：H2SO4溶液铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程(二)二次电池放电过程总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)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②充电过程PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)还原反应阴极：阳极

5、：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)氧化反应接电源负极接电源正极充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)铅蓄电池的充放电过程：2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)放电充电3)优缺点简析缺点：比能量低、笨重、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、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池……生产铅蓄电池时，在两极板上的

6、铅、锑合金上均匀涂上膏状的2PbSO4的，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是：下列对铅蓄电池的说法中错误的是（）A.需要定期补充硫酸B.工作时铅是负极，PbO2是正极。C.充电时阳极上发生的反应是：D.工作时电解质溶液的密度减小。Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-大有发展前景的燃料电池燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发电

7、的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的大致情况如下：(三)燃料电池4、燃料电池氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。燃料电池介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O中性负极正极酸性负极正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+O2+4H++4e-=2H2O2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4

8、OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-燃料电池的规律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。③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源。燃料电池与前几种电