高中化学选修四第四章第二节化学电源.ppt

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1、,第四章 电化学基础 第二节 化学电源,一课时,高二 化学组,金焰四射的太阳，其表面是一片烈焰翻腾的火海，温度为6000C左右。在太阳内部，温度高达两千万度以上。所以，太阳能一刻不停地发出大量的光和热，为人类送来光明和温暖，它也成了取之不尽、用之不竭的能源聚宝盆。将太阳光变成电能，是利用太阳能的一条重要途径。人们早在20世纪50年代就制成了第一个光电池。将光电池装在汽车上，用它将太阳光不断地变成电能，使汽车开动起来。这种汽车就是新兴起的太阳能汽车。,教 学 目 标,1了解化学电源的优点及在各方面的应用。 2认识一次电池、二次电池和燃料电池。 3了解废旧电池对环境的危害，树立环保 意识。,化学电

2、池,化学电池是将_能变成_能的装置。 1化学电池的分类 化学电池,自主学习,化学能,电 能,一次,二次,燃料,2优点 (1)化学电池的_较高，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 电池及 电池组。 (3)使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。,能量转换效率,4化学电池回收利用 废旧电池中含_和_等有害物质，应回收利用，既减少污染，又节约资源。,重金属,酸 碱,3判断电池优劣的主要标准 (1)比能量：即单位质量或单位体积所能_的 多少，单位是(Wh)/kg或(Wh)/L。 (2)比功率：即单位质量或单位体积所能_的 大小，单位是W/kg或W/L。 (3)电池的_ _的

3、长短。,输出电能,输出功率,可储存时间,一次电池,一次电池的电解质溶液制成_，不流动，也叫做干电池。 1特点 一次电池不能充电，不能反复使用。 2常见的一次电池,胶 状,二次电池,二次电池放电后可以再_使活性物质获得再生，又称_或_。 1铅蓄电池的构造 负极：_，正极：_，电解质溶液：_溶液。 2铅蓄电池的工作原理 (1)放电时 负极：_；,充电,正极：PbO2(s)4H(aq)SO42- (aq)2e PbSO4(s)2H2O(l)； 总反应：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)2H2O(l)。 (2)充电时 铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程 阴极：_； 阳极

4、：PbSO4(s)2H2O(l)2e PbO2(s)4H(aq)SO42- (aq)；,PbSO4(s)2e Pb(s)SO42-(aq),总反应：2PbSO4(s)2H2O(l) = Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)。 上述充放电反应可写成一个可逆反应方程式： Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)2H2O(l)。 3铅蓄电池的特点 电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉、生产生活中应用广泛，缺点是比能量低、笨重、废弃电池污染环境。,1.下列有关化学电池的说法中正确的是() A化学电池只能将化学能转化为电能 B燃料电池能将全部化学能转化为电能 C银锌电池

5、比能量大，电压稳定，储存时间长 D一次电池包括干电池和蓄电池,C,Exercises,2.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因此得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)2MnO2(s)H2O(l) Zn(OH)2(s)Mn2O3(s)。下列说法错误的是 () A电池工作时，锌失去电子 B电池负极的电极反应式为Zn2e2OH Zn(OH)2 C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g,C,解析：该电池中Zn为负极，失去电子；该反应中转移2e，通过计算每转移0.2 mol电子，Zn反应6.5

6、g；电子由负极通过外导线流向正极，所以C错。 答案：C 名师点睛：原电池工作时，活泼金属为负极，失去电子，所以电子流向为：负极导线正极。 在书写电极反应式时考虑离子反应、离子共存的情况。,3(双选)电子表所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：Zn2OH2e ZnOH2O；Ag2OH2O2e 2Ag2OH。总反应式为；ZnAg2O 2AgZnO。下列判断正确的是( ) A锌为正极，Ag2O为负极 B锌为负极，Ag2O为正极 C电池工作时，负极附近溶液的pH减小 D电池工作时，负极附近溶液的pH增大,B C,解析：Zn失去2e，而Ag2OAg得到2e。原电池中失

7、去电子的极是负极，所以锌是负极，Ag2O为正极。B是正确答案。因为Zn2OH2e ZnOH2O，负极区域溶液中c(OH)不断减小，则c(H)浓度不断增大，故pH减小，所以C也正确。 答案：BC,4. 铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电池液为稀硫酸，工作时该电池的总反应式为PbPbO22H2SO4 = 2PbSO42H2O。试根据上述情况判断： (1)蓄电池的负极材料是_。 (2)工作时，正极反应为_。,Pb,PbO2SO42-4H2e = PbSO42H2O,(3)工作时，电解质溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (4)工作时，电解质溶液中阴离子移向_极。 (

8、5)电流方向从_极流向_极。 (6)充电时，铅蓄电池的负极与电源的_极相连接。,增大,负,正,负,负,解析：蓄电池工作(放电)时，起原电池作用。题中各小题概括叙述了蓄电池放电时所涉及的各个方面，分析如下：根据原电池原理，负极发生氧化反应元素化合价升高，所以Pb为负极；正极发生还原反应元素化合价降低，从总反应式可知，PbO2是氧化剂，即正极反应为：PbO2SO42-4H2e PbSO42H2O；从正极反应或电池的总反应可知H2SO4参加了反应，H转变成H2O，所以pH增大；原电池工作时溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电流方向与电子移动方向相反，从正极沿导线流向负极。,答案：(1)Pb(2)

9、PbO2SO42-4H2e PbSO42H2O(3)增大(4)负(5)正负(6)负 名师点睛：总反应中，放电的方向为原电池方向，电极名称为正负极，正极发生还原反应，负极发生氧化反应；充电的方向为电解池方向，电极名称为阴阳极，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。二次电池充电时，需“正接正，负接负”，即原电池的正极连接外接电源的正极，原电池的负极连接外接电源的负极。,5生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是： 2PbSO42H2O PbO2Pb2H2SO4 下列对铅蓄电池的说法错误的是() A需要定期补充硫酸 B工作时铅是负

10、极，PbO2是正极 C工作时负极上发生的反应是： Pb2eSO42- = PbSO4 D工作时电解质的密度减小,A,解析：铅蓄电池在工作时相当于原电池，发生氧化反应的电极是负极，发生还原反应的电极是正极，所以Pb是负极，PbO2是正极；在工作时，负极发生的反应是铅失去电子生成Pb2，Pb2与溶液中的SO42-生成PbSO4沉淀，放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等，在电池制备时，PbSO4的量是一定的，制成膏状的PbSO4干燥后安装，说明H2SO4不用补充；放电时，H2SO4被消耗，溶液中的H2SO4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。 答案：A,燃料电池,电极反应式的书写,1.离

11、子反应中的氧化还原反应型，应遵守 电荷守恒、 一个电子看做带一个单位 负电荷。,2.负极失电子变为阳离子或H,3.正极： O2得到电子， 则有以下规律： 电解质是碱性或中性：O22H2O4e= 4OH 电解质是酸性：O24H4e = 2H2O。,4. 注意电解质溶液，酸性条件下电极反应式中 不能出现OH-，碱性条件下不能出现H+,1. 一种甲醇、氧气和强碱溶液作电解质的新型手机电池，可连续使用一个月，其电池反应为：2CH3OH3O24OH=2CO32-6H2O，则有关说法正确的是 A放电时CH3OH参与反应的电极为正极 B放电时负极的电极反应为CH3OH8OH6e = CO32-6H2O C标

12、准状况下，通入5.6 L O2并完全反应后，有0.5 mol电子转移 D放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低,Exercises,B,解析：从电池反应可知，CH3OH为原电池的负极，A选项错误；正极反应为：O22H2O4e 4OH，标准状况下，5.6 L O2为0.25 mol，转移电子为1 mol，C选项错误；从正极反应可以看出，正极附近溶液OH的浓度增大，pH升高，D选项错误。 答案：B 名师点睛：本题考查原电池原理在燃料电池中的具体应用。首先要正确判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子还是得电子反应，若发生的是失电子反应，则是原电池的负极，反之是正极。解决此

13、类问题应先写出总的化学反应方程式，再结合电解质溶液的成分把总方程式进行整理，最后分别写出正极反应式和负极反应式，结合选项作出合理判断。,2(1)今有2H2O2 2H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是_，正极通的应是_，电极反应式为 ：_、_。 (2)如把KOH改为稀H2SO4作导电物质，则电极反应式为：_、_。 (1)和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？_。 (3)如把H2改为甲烷，KOH做导电物质，则电极反应式为_。,H2,O2,负极：2H24OH4e = 4H2O,正极：O22H2O4e = 4OH,负极：2H24e = 4H,正极：O24H4e =2H2O,(1

14、)中pH变小，(2)中pH变大,负极：CH410OH8e = CO32-7H2O 正极：2O24H2O8e = 8OH,解析：解决此题的关键是弄清原电池的电极反应类型：“负极氧化正极还原”。所以氢氧燃料电池中H2为负极反应物，O2为正极反应物。又因为是碱性溶液不可能有H参加或生成，故负极反应为：2H24OH4e 4H2O，正极反应为：O22H2O4e 4OH。若将导电物质换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH参加反应也不可能有OH生成，负极：2H24e 4H，正极：O24H4e 2H2O。由于前者在碱性条件反应，KOH量不变，但工作时H2O增多，故溶液变稀，pH将变小；而后者为酸溶液，H2SO4

15、不变，水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。如把H2改为甲烷用KOH作导电物质，则不会有CO2放出，该电池中的电极反应为：负极：CH410OH8e CO32-7H2O，正极：2O24H2O8e 8OH。,答案：(1)H2O2负极：2H24OH4e 4H2O 正极：O22H2O4e 4OH (2)负极：2H24e 4H 正极：O24H4e 2H2O (1)中pH变小，(2)中pH变大 (3)负极：CH410OH8e CO32-7H2O 正极：2O24H2O8e 8OH,3锌锰干电池在放电时总反应方程式可以表示为：Zn(s)2MnO22NH = Zn2Mn2O3(s)2NH3H2O，在此电池放电时正

16、极(碳棒)上发生反应的物质是() AZn B碳 CMnO2和NH 4+ DZn2和NH3,C,解析：从所给的图中可见，Zn为原电池的负极，碳棒为原电池的正极，负极失电子变成Zn2，失去的电子被MnO2和NH得到，生成了低价态的Mn2O3和不带电的NH3。所以在正极上反应物为NH4+和MnO2。 答案：C,4可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH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() A以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O22H2O4e = 4OH B以NaOH溶液为电解液时，负极反应为： Al3OH3e = Al(OH)3 C以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变 D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极,A,解析：正极O2得电子，溶液显碱性或中性时，正极反应都为：O22H2O4e 4OH，A正确。铝作负极，铝失电子，中性溶液(NaCl)中的负极反应为：Al3e Al3，碱性溶液(NaOH)中的负极反应为：Al4OH3e AlO2-2H2O，B不正确。在碱性时总的电池反应式为：4Al3O24OH 4AlO2- 2H2O，溶液pH降低，C项错。电池工作时，电子从负极流向正极，D项错。 答案：A,