【精品】2018版高中化学人教版选修4课件：4.2 化学电源精品ppt课件.ppt

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1、2018版高中化学人教版选修4课件：4.2 化学电源-2-第二节化学电源1.能说出化学电源的优点及在各方面的应用。2.能记住常见的一次电池、二次电池和燃料电池的工作原理。3.能说出废旧电池对环境的危害,树立环保意识。-3-第二节化学电源一二一、化学电池的分类及其优劣1.化学电池的分类2.化学电池的优点(1)化学电池的能量转换效率较高,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。三四-4-第二节化学电源一二3.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输出电能的多少,单位(Wh)/kg或(Wh)/L。

2、(2)比功率:即单位质量或单位体积所能输出功率的多少,单位W/kg或W/L。(3)电池的可储存时间的长短。三四-5-第二节化学电源-6-第二节化学电源一二2.锌银电池(1)基本构造及工作原理。(2)组成:负极:Zn,正极:Ag2O,电解质:KOH。(3)工作原理。(4)特点:比能量大,电压稳定,储存时间长,适用于小电流连续放电。3.锂电池(1)基本组成:负极:Li。正极:MnO2、CuO、FeS2等。电解质:非水溶剂。(2)特点:比能量高、电压高、工作温度宽,储存时间长。三四-7-第二节化学电源一二三三、二次电池(以铅蓄电池为例)1.基本构造负极:Pb。正极:PbO2。电解质:H2SO4溶液。

3、四-8-第二节化学电源一二三四-9-第二节化学电源一二三3.铅蓄电池的优缺点(1)优点:可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉,在生产、生活中应用广泛。(2)缺点:比能量低、笨重,废弃的电池污染环境。四-10-第二节化学电源一二三四四、燃料电池(以酸性氢氧燃料电池为例)1.基本构造2.工作原理3.燃料电池的优点(1)能量转化率高。燃料电池的能量转换率超过80%,普通燃烧过程能量转换率仅30%多。(2)污染小。-11-第二节化学电源一二三四思考感悟思考感悟燃料电池是利用燃料直接燃烧产生的热量发电吗?为什么?提示:不是。燃料电池产生电流的过程并非燃料的直接燃烧,而是燃料和氧化剂(氧气)

4、分别在原电池的两极上发生反应,实现化学能转化成电能。-12-第二节化学电源一、燃料电池的工作原理1.工作原理(1)电极:所用电极一般为惰性电极。负极:H2、烃、甲醇、肼均可作燃料,失电子发生氧化反应;正极:空气或O2作氧化剂得到电子;电子沿导线连续不断地把燃料和氧化剂中的化学能转化为电能。(2)电解质:所用电解质为酸(或碱)、熔融氧化物(或熔融盐)等。-13-第二节化学电源-14-第二节化学电源-15-第二节化学电源二、化学电源电极反应式的书写1.根据装置书写电极反应式(1)确定原电池的正负极及放电的物质。首先根据题目给定的图示装置特点,结合原电池正负极的判断方法,确定原电池的正负极及放电的物

5、质。-16-第二节化学电源-17-第二节化学电源2.根据电池总反应式,写电极反应式(1)一般书写步骤:第一步:找出还原剂和氧化剂,确定负极、正极放电的物质。第二步:利用电荷守恒写出电极反应式,注意电极上生成的新物质是否与电解质溶液发生反应,如O2-在酸性溶液中生成H2O,在碱性或中性条件下生成OH-;+4价碳在酸性条件下生成CO2,在碱性溶液中第三步:验证,将两个半反应相加,得总反应式。总反应式减去一个反应式得到另一个反应式。-18-第二节化学电源-19-第二节化学电源3.可充电电池电极反应 特别提醒解答书写有关电极反应式的题目时,应先写出总化学方程式,再找出电解质溶液的成分,最后分别写出正极

6、反应式和负极反应式,从而作出合理的判断。-20-第二节化学电源知识点1知识点2知识点3一次电池【例题1】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,故得到广泛应用。锌锰碱性电池以KOH溶液为电解液,电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)下列说法错误的是()A.电池工作时,锌失去电子B.电池正极的电极反应式为2MnO2(s)+2H2O(l)+2e-2MnOOH(s)+2OH-(aq)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0.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5g-21-第二节化学电源知识点1知识点2知识点3解析:根据

7、题意,该电池的负极材料是锌;电池工作时,锌本身失去电子而发生氧化反应,失去的电子通过外电路移向另一极(正极);在该电极上,MnO2获得电子发生还原反应生成MnOOH:2MnO2+2e-2MnOOH。从元素守恒的角度来看,右侧还多2个氢;在碱性溶液中不出现H+,故正极反应为2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-;反应中,失去0.2mol电子,消耗掉0.1mol锌,质量为6.5g。答案:C-22-第二节化学电源知识点1知识点2知识点3二次电池【例题2】铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为:Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是()

8、A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为FeB.电池放电时,负极反应为:Fe+2OH-2e-Fe(OH)2C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低D.电池充电时,阳极反应为:2Ni(OH)2+2OH-2e-Ni2O3+3H2O解析:因为放电时的反应中有氢氧化物生成,故电解质溶液是碱性溶液,因为铁的化合价升高,镍的化合价降低,故铁是负极,氧化镍是正极,故A和B均正确;充电时的阴极反应为Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-,故此时阴极附近溶液的pH增大,故C错误;根据所给的放电时的电池反应可推知D正确。答案:C-23-第二节化学电源知识点1知识点2知识点3燃料电池【例题3】下图为氢氧

9、燃料电池原理示意图,按照此图的提示,下列叙述不正确的是()A.a电极是负极B.b电极的电极反应为:4OH-4e-2H2O+O2C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置-24-第二节化学电源知识点1知识点2知识点3解析:分析氢氧燃料电池原理示意图,可知a极为负极,其电极反应为2H2-4e-4H+,b极为正极,其电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,电池总反应式为2H2+O22H2O。H2为还原剂,O2为氧化剂,H2、O2不需全部储藏在电池内。答案:B点拨解此类题目应先写出总化学方程式,再找出电解质溶液的成分,最后分别写出正极反应式和负极反应式,从而作出合理的判断。