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1、第四章 电化学基础,4-2 化学电源,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,形形色色的电池,2,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,形形色色的电池,3,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,用途广泛的电池,用于汽车的铅蓄电池和燃料电池,化学电池,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,用途广泛的电池,用于“神六”的太阳能电池,笔记本电脑专用电池,手机专用电池,摄像机专用电池,各式各样的纽扣电池,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,化学电池,一次电池,二次电池,燃料电池,碱性锌锰电池,
2、铅蓄电池,氢氧燃料电池,锂离子电池,银锌蓄电池,普通锌锰干电池,锌银纽扣电池,一、化学电池的分类,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH,负极：Zn +2OH-2e- =Zn(OH)2,总反应： Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag,电池比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流和连续放电,电解液：KOH,二、一次电池,银锌原电池是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣，故称纽扣电池。盒内一端填充氧化银和石墨组成的活性材料，另一端填充锌汞合金组成的活性材料。,1、银锌电池,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池
3、新人教版选修4,普通锌锰电池,碱性电池,2、普通干电池,负极,正极,电池反应：,（Zn）：Zn 2e- = Zn2+,（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。,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,3、碱性锌-锰干电池,缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵,优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,三、二次电池,1、铅蓄电池,是由两组平行排列的栅状铅合金极板作为主架，正极板上覆盖PbO2,负极板上覆盖Pb,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人
4、教版选修4,放电过程总反应：,Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,Pb + SO42- -2e- =PbSO4,正极：,PbO2 + 4H+SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O,氧化反应,还原反应,负极：,放电过程（是原电池反应，化学能转化为电能）,铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程,人们常根据硫酸密度的大小来判断铅蓄电池是否需要充电,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,充电过程（是电解池反应，电能转化为化学能）,PbSO4 +2e- =Pb + SO42-,还原反应,阴极：,阳极：,PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4
5、H+ SO42-,氧化反应,接电源负极,接电源正极,充电过程总反应：,2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4,铅蓄电池的充放电过程：,Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,人们常根据硫酸密度的大小来判断铅蓄电池是否需要充电,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,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,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,四、燃料电池：,燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能
6、直接转换成电能的化学电池。（氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池）,酸性电解质：,碱性电解质 负极: 2H2-4e-+4OH-=4H2O 正极: O2+2H2O+4e-=4OH- 总反应: 2H2+O2=2H2O,负极： 2H2-4e-=4H+,正极： O2+4H+4e-=2H2O,总反应：2H2+O2=2H2O,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,1.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，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式： ， 此时电池内总的反应式: 。,CH
7、4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2O,CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,学以致用,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,书写电极反应式应注意以下几点：,2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（如4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32形式存在）；,1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另一极反应；,3溶液中不存在O2：在酸性溶液中它与H结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH；,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,2. 据媒体报道
8、：以氢氧燃料电池为动力的公交车即将在北京试运行。质子交换膜燃料电池（PEMFC）常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢为燃料，空气为氧化剂，铂做催化剂，导电离子是H+。下列对该燃料电池的描述中正确的是( ),正极反应为：O2 + 4H+ + 4e = 2H2O 负极反应为：2H24e = 4H+ 总的化学反应为：2H2 + O2 = 2H2O 氢离子通过电解质向正极移动（A） （B） （C） （D）,D,学以致用,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,3. 一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇Y2O3的氧化锆ZrO2晶体，在熔融状态下能传
9、导O2。下列对该燃料电池说法正确的是 A 在熔融电解质中，O2由负极移向正极 B 电池的总反应是：2C4H1013O2 8CO210H2O C 通入空气的一极是正极，电极反应为： O24e2O2 D 通入丁烷的一极是正极，电极反应为： 2C4H1026e13O24CO25H2O,BC,学以致用,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,练习4熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式： 阳极反应式：2CO+2CO32-
10、 4CO2+4e- 阴极反应式：_ 总电池反应式：_,2CO+O22CO2,O2+2CO2+4e-2CO32-,熔融盐燃料电池,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,（06重庆-27）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为：,Pb+PbO2+4H+2SO42-,2PbSO4+2H2O,PbO22e4HSO42PbSO42H2O,对换,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,化学电源,1、一次电池,2、二次电池,3、燃料电池,锌锰干电池,铅蓄电池,氢氧燃料电池,掌握每一类典型 电池的正负极、 电极反应；了解 每一类电池的优
11、缺点；对其它电 池有初步的认识,归纳总结,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,减 少 污 染 节 约 资 源,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,2.判断金属的活动性,原电池的负极为较活泼的金属，发生氧化反应。,把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连，D上有气泡逸出；A、C相连时A极减轻；B、D相连，B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为。,ACDB,二、原电池原理的应用,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,3.改变化学反应速率,（1）加快
12、反应速率 实验室制取氢气，用锌与稀硫酸反应。锌用纯锌好，还是用粗锌好（杂质为碳）？ 为什么？如果只有纯锌、稀硫酸和硫酸铜，怎么办？,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,马口铁和白铁一旦有划痕后，在潮湿的空气中，谁被腐蚀的速度快？,（2）减缓反应速率-金属的电化防腐,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,4.钢铁的电化腐蚀,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,负 极：2Fe - 4e- = 2Fe2+,交流与讨论: 钢铁的电化学腐蚀,Fe,C,电解质溶液,钢铁,正 极：2H2O + O2 + 4e- = 4OH -,总反应：2
13、Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe2O3 nH2O,（铁锈）,通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,条件,水膜呈酸性。,水膜呈中性或酸性很弱。,CO2+H2OH2CO3 H+HCO 3-,电极反应,负极Fe(- ),Fe-2e=Fe2+,2Fe-4e=2Fe2+,正极C(+),2H+2e=H2,O2+2H2O+4e=4OH-,总反应:,Fe+2H+=Fe2+H2,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
14、,联系,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,归纳总结,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,C,负极(即Zn极)在反应时消耗OH 则负极区溶液的pH应减小,发生原电池反应时，电子由负极经外电路流向正极，即电子从Zn极经外电路流向Ag2O极,在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应,当堂检测,30,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,燃料电池中，燃料为负极，氧气为正极,由于KOH参与电极反应， 所以KOH的物质的量浓度减小,电解质溶液中，CO 几乎不移动,B,当堂检测,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版
15、选修4,B,当堂检测,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,正极：2O24H2O8e=8OH,H2,O2,负极:2H24OH4e=4H2O,正极:O22H2O4e=4OH,负极：2H24e=4H,正极：O24H4e=2H2O,大,小,负极：CH410OH8e= 7H2O,根据总反应式可知H2在反应中被氧化，O2被还原，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。,若将电解液换成酸性溶液，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(1)是在碱性条件下反应，KOH量不变，但工作时H2O增多，故溶液变稀，pH将变小；而(2)中为酸溶液，H2SO4不变，水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。,当堂检测,33,高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电池新人教版选修4,