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1、 第二单元第二单元 化学能与电能的转化化学能与电能的转化 课题二课题二 化学电源化学电源2021/8/9 星期一1 形形色色的电池形形色色的电池 A A CuZn 稀稀H H2 2SOSO4 4KOH溶液溶液 CH4 O2 2 H2Oa极极 b极极2021/8/9 星期一2用途广泛的电池用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池化学电池2021/8/9 星期一3用途广泛的电池用途广泛的电池用于用于“神六神六”的太阳能电的太阳能电池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纽扣电池纽扣
2、电池2021/8/9 星期一4化学电池化学电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碱性锌锰电池碱性锌锰电池铅蓄电池铅蓄电池氢氧燃料电池等氢氧燃料电池等锂离子电池锂离子电池银锌蓄电池银锌蓄电池普通普通锌锰锌锰干电池干电池锌银纽扣电池锌银纽扣电池化学电池的分类化学电池的分类2021/8/9 星期一51.锌银钮扣电池锌银钮扣电池正极：正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH负极：负极：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O总反应：总反应：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag一次电池电极分别为电极分别为Ag2O和和Zn电解质溶液为电解质溶液为KOH2021/8/9 星期一6普通锌锰电池普通锌
3、锰电池碱性电池碱性电池 锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌-锰干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等2、普通干电池普通干电池负极负极正极正极电池反应：电池反应：氢氧化氧锰氢氧化氧锰（Zn）：）：Zn 2e-=Zn2+（MnO2和和C）：）：优点：制作简单、价格便宜。优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。缺点：放电时间短，电压下降快。2021/8/9 星期一73、碱性锌、碱性锌-锰干电池锰干电池电解质：电解质：KOH负极：负极：ZnZnZn+2OH-2e-=Zn(OH)2正极：正极：MnOMnO2 22MnO2+2H2O+2e-=2MnO
4、OH+2OH-缺点：缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电和连续放电电池反应：电池反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2单位质量的电极材单位质量的电极材料放出电能的大小料放出电能的大小2021/8/9 星期一8可充电电池也称为可充电电池也称为_电池，电池，可以反复可以反复_电和电和_电，电，是电池发展的一个重要方向。是电池发展的一个重要方向。二次二次放放充充可充电电池铅蓄电池铅蓄电池锂电池锂电池二次电池2021/8/9 星期一9二次
5、电池 铅蓄电池2021/8/9 星期一10放电过程放电过程负极：负极：氧化反应氧化反应 Pb+SO42-2e-=PbSO4正极：正极：还原反应还原反应 PbO2+4H+SO42-+2e-=2PbSO4 +2H2O放电过程总反应：放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O充电过程充电过程阴极阴极(接电源负极接电源负极)：还原反应还原反应 PbSO4+2e-=Pb+SO42-阳极阳极(接电源正极接电源正极)：氧化反应氧化反应 2PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SO42-充电过程总反应：充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4202
6、1/8/9 星期一11铅蓄电池的充放电过程铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电放电充电充电2021/8/9 星期一12 铅蓄电池铅蓄电池用途：用途：优点：优点：主要缺点：主要缺点：电动自行车、汽车、发电站等都要用到它电动自行车、汽车、发电站等都要用到它可重复使用、电压稳定、使用方便、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉安全可靠、价格低廉可充电电池比能量低、笨重、废弃电池污染环境比能量低、笨重、废弃电池污染环境2021/8/9 星期一13 燃料电池燃料电池是一种连续地将燃料和氧是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电化剂的化
7、学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、池。（氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池燃料电池）氢氧燃料电池氢氧燃料电池 酸性酸性电解解质：碱性碱性电解解质负极极:2H2-4e-+4OH-=4H2O正极正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反反应:2H2+O2=2H2O负极：负极：2H2-4e-=4H+正极：正极：O2+4H+4e-=2H2O总反应：总反应：2H2+O2=2H2O燃料电池2021/8/9 星期一14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：2 2负极失电子所得氧化产物和正极得电子所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
8、性有关（如还原产物，与溶液的酸碱性有关（如4价的价的C在在酸性溶液中酸性溶液中以以CO2形式存在，在形式存在，在碱性溶液中碱性溶液中以以CO32形式存在）；形式存在）；1 1将两极反应的电子得失数配平后，相加得到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总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；应；3 3溶液中不存在溶液中不存在O2：在酸性溶液中它与：在酸性溶液中它与H结结合成合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH；2021/8/9 星期一15练练习习1:碱碱性性电电池池具具有有容容量量大大、放放电电电电流流大大的的
9、特特点点，因因而而得得到到广广泛泛应应用用。锌锌-锰锰碱碱性性电电池池以以氢氢氧氧化化钾钾溶溶液液为电解液，电流总反应式为：为电解液，电流总反应式为：Zn s 2MnO2 s H2O l Zn OH 2 s Mn2O3 s 下列说法错误的是下列说法错误的是 （）A 电池工作时，锌失去电子电池工作时，锌失去电子B 电池正极电极反应式为：电池正极电极反应式为：2MnO2 s H2O l 2e Mn2O3 s 2OH aq C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D 外电路中每通过外电路中每通过0 2 mol电子，锌的质量理论电子，锌的质量理论上减小上减小
10、6 5 g C C2021/8/9 星期一16练习练习2 2：航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O，酸式电池中电解质是酸，其负极反，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为应可表示为2H2H2 2-4e-4e-=4H=4H+，则其正极反应式，则其正极反应式为为 。碱式电池的电解质是碱，。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为其正极反应式为O O2
11、2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-，则其负极反应，则其负极反应可表示为可表示为 。O O2 2+4e+4e-+4H+4H+=2H=2H2 2O O 2H2H2 2-4e-4e-+4OH+4OH-=4H=4H2 2O O 2021/8/9 星期一17练习练习3:3:氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用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出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中中a a极的电极反应式：极的电极反应式：，此时电池内总的反应式此时电池内总的反应式:。KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH-8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O2021/8/9 星期一18减减 少少 污污 染染节节 约约 资资 源源2021/8/9 星期一192021/8/9 星期一20