化學(xué)電源課件高一下學(xué)期化學(xué)人教版

第六章化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化第2課時(shí)

化學(xué)反應(yīng)與電能［學(xué)與問(wèn)］在日常生活和學(xué)習(xí)中，你用過(guò)哪些電池，你知道電池的其它應(yīng)用嗎？二、常見(jiàn)化學(xué)電源化學(xué)電源一次電池二次電池燃料電池（干電池最常見(jiàn)）（可充電電池、蓄電池）如氫氧燃料電池等鉛酸蓄電池鋰離子電池銀鋅蓄電池堿性鋅錳電池普通鋅錳干電池銀鋅紐扣電池1、

一次電池——干電池（1）普通干電池負(fù)極(Zn)：正極(C)：電解質(zhì)溶液：NH4Cl、淀粉糊Zn

+

2MnO2

+

2NH4+=Zn2+

+

Mn2O3

+

2NH3

+

H2O

優(yōu)點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：放電時(shí)間短，電壓下降快。Zn－2e－=Zn2+2MnO2

+2NH4+

+2e－

=Mn2O3

+

2NH3

+

H2O

1、

一次電池——干電池（2）堿性鋅錳干電池電解質(zhì)溶液：KOHZn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2

2MnO2＋2H2O＋2e－ =2MnOOH＋2OH－

負(fù)極(Zn)：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2

正極(C)：優(yōu)點(diǎn)：比能量和儲(chǔ)存時(shí)間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電。缺點(diǎn)：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價(jià)格較貴。（3）銀-鋅紐扣電池負(fù)極(Zn)：Zn+2OH--2e-

=Zn(OH)2正極(Ag2O)：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-總反應(yīng)：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag優(yōu)點(diǎn)：比能量大，電壓穩(wěn)定，儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)，適宜小電流連續(xù)放電。ZnAg2O2、

二次電池——充電電池（蓄電池）2、

二次電池——充電電池（蓄電池）鉛酸蓄電池：（－）Pb(s)|H2SO4(aq)|PbO2(s)（＋）電池總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O放電充電電極反應(yīng)：PbO2+2e－＋4H+＋SO42－=PbSO4

+2H2O—（Pb）：Pb－2e－＋SO42－

=PbSO4

+（PbO2）：注：PbSO4是沉淀。汽車(chē)的啟動(dòng)電源常用鉛酸蓄電池，其放電時(shí)的原電池反應(yīng)如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，根據(jù)此反應(yīng)判斷，下列敘述中正確的是（

）是正極

2得電子，被氧化C.負(fù)極反應(yīng)是Pb＋SO42-－2e－=PbSO4D.電池放電時(shí)，溶液的酸性增強(qiáng)C鎳鎘充電電池密封、體積小、壽命長(zhǎng)。鎘（Cd）作負(fù)極，NiO（OH）作正極。以KOH作電解質(zhì)。但鎘有毒。鋰離子充電電池優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量輕、容量大、放電時(shí)間長(zhǎng)。鋰電池是一種高能電池，鋰作為負(fù)極，技術(shù)含量高，有質(zhì)量輕、體積小、電壓高、工作效率高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。常用于電腦筆記本、手機(jī)、照相機(jī)、心臟起博器、火箭、導(dǎo)彈等的動(dòng)力電源。

發(fā)展中的燃料電池

燃料電池是一種將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置，具有清潔、安全、高效等特點(diǎn)。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80％以上。當(dāng)以氫氣為燃料時(shí)，產(chǎn)物為水；以甲烷為燃料時(shí)，產(chǎn)物為水和二氧化碳。與常規(guī)發(fā)電廠相比，其二氧化碳排放量明顯降低。燃料電池與干電池或蓄電池的主要差別在于反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是從外部提供，這時(shí)電池起著類(lèi)似試管、燒杯等反應(yīng)器的作用。

燃料電池的供電量易于調(diào)節(jié)，能適應(yīng)用電器負(fù)載的變化，而且不需要很長(zhǎng)的充電時(shí)間，在航天、軍事和交通等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。3、燃料電池①負(fù)極燃料失電子被氧化，正極一般是氧氣得電子被還原。②總反應(yīng)即燃料的燃燒，注意產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。

氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：兩個(gè)電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。H2SO4(aq)H2O2—＋負(fù)極：2H2-4e-=4H+正極：O2+4e-+4H+=2H2O總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O氫氧酸性燃料電池KOH(aq)H2O2—＋負(fù)極：2H2-4e-+4OH－=4H2O正極：O2+4e-+2H2O=4OH－總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O氫氧堿性燃料電池

以?xún)筛饘巽K片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通入甲烷和氧氣。燃料電池總反應(yīng)：負(fù)極：正極：甲烷新型燃料電池燃燒反應(yīng)：CH4+2O2→CO2+2H2OCH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2OCH4－8e-+10OH-=CO32-+

7H2O2O2

+8e-+4H2O=8OH-分析溶液的pH變化：pH變小pH變大電解質(zhì)溶液的pH變小甲烷新型燃料電池的電解質(zhì)溶液換成H2SO4溶液時(shí)，燃料電池總反應(yīng)：負(fù)極：正極：CH4＋2O2=CO2＋2H2OCH4＋2H2O－8e－=CO2＋8H＋2O2＋8H＋＋8e－=4H2O

甲醇燃料電池CH3OH為_(kāi)_____極氧氣為_(kāi)____極①電解質(zhì)溶液為NaOH溶液時(shí)：負(fù)極：_____________________________正極：_____________________________總方程式：_____________________________②電解質(zhì)溶液為H2SO4溶液時(shí)：負(fù)極：_____________________________正極：_____________________________總方程式：_____________________________負(fù)正2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O3O2+6H2O+12e-=12OH-2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O2CH3OH-12e-

+2H2O=2CO2↑

+12H＋3O2＋12H＋＋12e－=6H2O2CH3OH+3O2=2CO2↑

+4H2O熔融鹽燃料電池

可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)猓諝馀cCO2的混合氣體為正極助燃?xì)?，制得?50℃下工作的燃料電池?？偡匠淌剑?CO+O2=2CO2負(fù)極:正極:2CO-4e-+2CO32-=4CO2O2+4e-+2CO2=2CO32-例:一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷(C4H10)氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2—。下列對(duì)該燃料電池說(shuō)法正確的是（

）A．電池的總反應(yīng)是：2C4H10+9O2=8CO+10H2OB．在熔融電解質(zhì)中，O2—由負(fù)極移向正極C．通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為：

O2+4e—=2O2—D．通入丁烷的—極是正極，電極反應(yīng)為：

C4H10+26e—+13O2—=4CO2+5H2OC熔融氧化物燃料電池1、下列有關(guān)電池的說(shuō)法不正確的是 (

)A.手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池B.銅鋅原電池工作時(shí)，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C.甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D.鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極B2、堿性鋅錳電池工作時(shí)的總方程式為Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。關(guān)于堿性鋅錳電池的說(shuō)法正確的是(

)A.堿性鋅錳電池是二次電池B.正極反應(yīng)為2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－C.連續(xù)工作后的堿性鋅錳電池中電解液的pH將減小D.工作中，每轉(zhuǎn)移電子時(shí)，負(fù)極質(zhì)量減輕B3、一種新型燃料電池，它是用兩根金屬作電極插入KOH溶液中，然后向兩極上分別通入甲烷和氧氣，其電極反應(yīng)如下。X極：CH4－8e-+10OH-=CO32-+

7H2O，Y極：4H2O

+2O2+8e-=8OH-，下列關(guān)于此燃料電池的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(

)A.通入甲烷的電極(X)為電池負(fù)極，通入氧氣的電極(Y)為電池正極B.放電一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液中KOH的物質(zhì)的量改變C.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，通入氧氣，完全反應(yīng)后有電子發(fā)生轉(zhuǎn)移D.放電時(shí)，通過(guò)甲烷的一極附近的OH-增多D4.以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是(

)。A．該電池能夠在高溫下工作B．電池的負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋C．放電過(guò)程中，H＋從正極區(qū)向負(fù)極

區(qū)遷移D．在電