1、新課標人教版課件系列,高中化學 選修 4,第二節 化學電源,干電池,紐扣電池,鋰電池,化學電源,常見的化學電池,一次電池 二次電池 燃料電池 高能電池,鋅錳干電池,一次電池的活性物質（發生氧化還原的物質）消耗到一定程度，就不能使用了。電池中電解質溶液制成膠狀，不流動，也叫做干電池。,一次電池有什么特點？,一、一次電池(又叫干電池),電極:,電解液：,電極方程式：,KOH,Zn為負極,MnO2為正極,負極：,正極：,常見的有：普通鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池、鋅銀電池、鋰電池等。,1、堿性鋅錳干電池：,Zn+2OH-2e- = Zn(OH)2,2MnO+2HO+2e-=2MnO(OH)+2OH-,

2、Zn + 2MnO +2HO= Zn(OH)2+ 2MnO(OH),負極：,正極：,總反應：,1、堿性鋅錳電池,負極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+， 正極（石墨）: 2NH4+2MnO2 + 2e-=2NH3+Mn2O3+H2O 總反應： Zn+2NH4+2MnO2= Zn2+2NH3+Mn2O3+H2O,干電池（NH4Cl糊狀物為電解質）,2、普通鋅錳干電池,3、鋅銀電池：,鋅銀電池的負極是Zn,正極是Ag2O,電解質是KOH，,電極方程式：,負極：,正極：,Zn + 2OH- -2e- Zn(OH)2,Ag2O + H2O + 2e- 2Ag + 2OH-,總反應式: Zn + Ag2O

3、 + H2O 2Ag + Zn(OH)2,4、鋰電池（非水有機溶劑電解液）,負極：2Li - 2e- = 2Li+， 正極：I2 + 2e- = 2I-， 總反應：2Li + I2 = 2LiI,跟其它金屬作負極相比，使用壽命延長，高能、質輕、電壓高、工作效率高、儲存壽命長。為什么？,與作負極材料的金屬相比較，相同質量時鋰提供電子數最多。,部分主流產品供電基本原理、性能和相對價格,鉛蓄電池,二次電池特點： 又稱充電電池或蓄電池，放電后可以再充電，使活性物質可以獲得再生。這類電池可反復多次使用。,二、二次電池,電極：Pb為負極；PbO2為正極.,電解液:30%的H2SO4溶液,放電的電極反應式:

4、,負極(Pb)： Pb + SO42 -2e-PbSO4,正極(PbO2)：PbO2 + 4H+ +SO42- + 2e PbSO4 +2H2O,總電池反應:PbO2 + Pb +2H2SO42PbSO4+ 2H2O,1、鉛蓄電池(二次電池),(1.251.28g/cm-3),2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4,PbSO4 + 2H2O - 2e - = PbO2 + 4H+ + SO42-,PbSO4 + 2e - = Pb + SO42-,陽極：,陰極：,總反應,充電,補：1. 鉛蓄電池,蓄電池,鎳氫（MH-Ni) 電池,電池反應：1/2H2 + NiOO

5、H = Ni(OH)2,負極： 1/2H2 + OH- - e- = H2O,正極： NiOOH + H2O + e-= Ni(OH)2 + OH-,負極： Pb + SO42- - 2e- = PbSO4,正極： PbO2 + 4H+ SO42- + 2e- =PbSO4 + 2H2O,電池反應：PbO2 + Pb +2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O,課堂練習:,2.鉛蓄電池(原電池)的電極分別是PbO2和Pb,電解質溶液為稀硫酸溶液,工作時原電池的總反應是: PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O. 根據上述反應,判斷: 1)原電池的負極是(填電極材料)_ 2)工

6、作時蓄電池負極反應式為_ 3)工作時蓄電池里電解質溶液的PH變化:_,電極: Pt制作的惰性電極,電解質溶液: KOH溶液,負極: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O,正極: O2 + 2H2O + 4e- 4OH-,總反應：2H2+ O22H2O,拓展創新,1、氫氧燃料電池,若為酸性介質，試寫出電極反應式？,思考:,負極：2H2 - 4e- 4H+ 正極: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O,三、新型燃料電池(氫氧燃料電池/甲烷電池/ 煤氣電池/海水-空氣電池),燃料電池,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,2H2 - 4e- = 4H+,O

7、2 + 4H+ + 4e-= 2H2O,2H2 +4OH- 4e- = 4H2O,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,2、鋁-空氣-海水電池,.新型燃料電池(氫氧燃料電池/甲烷電池/ 煤氣電池/鋁-海水-空氣電池),1991年，我國首創，用作海上標志燈。以海水為電解液，靠空氣中的氧使鋁不斷氧化而產生電流。 負極：4A1-12e- 4A13+ 正極：3O2+6H2O+12e- 12OH- 電池總反應式為：4A1+3O2+6H2O4A1(OH)3 這種海水電池比“干電池”的能量高2050倍。,3、甲烷-氧燃料電池,該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極 上分別通甲烷和氧氣: 負極

8、：CH4 + 10OH- - 8e- CO32- + 7H2O 正極：2O2 + 4H2O + 8e- 8OH- 電池總反應式為：CH4+2O2+2KOH K2CO3+3H2O,.新型燃料電池(氫氧燃料電池/甲烷電池/ 煤氣電池/海水-空氣電池),思考：甲醇燃料電池 （電解質為KOH）,燃料電池,結合氧原子,結合氧原子,結合氧原子,提供氧原子,提供氧原子,提供氧原子,固體燃料電池,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O,2H2 - 4e- +2O2= 2H2O,O2 + 4e-= 2O2,小結:,燃料電池的能量轉化率很高，氫氧燃料電池 除能量轉化率 高外還可持

9、續使用，不污染環境。 一般的可燃物均可與O2組成燃料電池，如H2、CO、CH4、乙醇等。 燃料電池一般以堿性介質作電解液，也可用酸性介質作電 解液，二者電極反應式是有區別的。如甲烷-氧燃料電池在酸性介質中的電極反應為： 負極：CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+ 正極：2O2 + 8H+ + 8e- 4H2O 總反應式為：CH4 + 2O2 CO2+2H2O,負極： Al+ 4OH3e- =Al O2 +2H2O 正極：2H2O + 2 e- = H2+ 2OH 總：2Al+ 2OH +2H2O =2Al O2 + 3H2,負極： Cu 2e- = Cu 2+ 正極： 2H+

10、+NO3 + e- = NO2 + H2O 總：Cu + 4H+ +2NO3=2NO2 + Cu 2+ + 2H2O,心臟起博器中用了這樣一個原電池(示意圖)：,已知人體血液的pH值在7.357.45之間。將心臟起博器，植入如圖紅色區域靜脈血管內，請寫出電極反應式并分析其工作原理。,放出電脈沖進行工作,Zn-負極，Pt-正極；人體體液作電解質，溶解氧做氧化劑。,負極反應：2Zn-4e+4OH-=2Zn(OH)2 正極反應：O2+4e+2H2O=4OH-,電池反應：2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2,化學電源,1、銀器皿日久表面逐漸變黑色，這是由于生成硫化銀，有人設計用原電池原理加以除去，

11、其處理方法為：將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中，再將變黑的銀器浸入溶液中，放置一段時間后，黑色會褪去而銀不會損失。 試回答：在此原電池反應中，負極發生的反應為 ； 正極發生的反應為 ； 反應過程中產生臭雞蛋氣味的氣體，原電池總反應方程式為,Al -3e- = Al3,Ag2S+2e- = 2Ag+S2-,3Ag2S+2Al+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S,？思考,2.熔融鹽燃料電池具有高的發電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物做電解質，CO為陽極燃氣，空氣與CO2的混合氣為陰極助燃氣，制得在650下工作的燃料電池，完成有關的電池反應式： 負極反應

12、式：2CO+2CO32- = 4CO2+4e- 正極反應式： 總電池反應：,2CO2+O2+4e- = 2CO32-,2CO+O2 = 2CO2,3. 氫鎳電池是近年開發出來的可充電電池，它可以取代會產生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應式是： 1/2H2+NiO(OH) Ni(OH)2 據此反應判斷，下列敘述中正確的是（ ） A. 電池放電時，負極周圍溶液的pH不 斷增大 B. 電池放電時，鎳元素被氧化 C. 電池充電時，氫元素被還原 D. 電池放電時，H2是負極,CD,4. 有人設計出利用CH4和O2的反應，用鉑電極在KOH溶液中構成原電池。電池的總反應類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法

13、正確的是 ( ) 每消耗1molCH4可以向外電路提供8mole- 負極上CH4失去電子，電極反應式： CH4 + 10 OH- 8e- = CO32- + 7 H2O 正極上是O2獲得電子，電極反應式為： O2 + 2 H2O + 4 e- = 4 OH- 電池放電后，溶液pH升高 A. B. C. D. ,A,5.“嫦娥一號”的成功發射，標志著我國航天技術已達到了一個新的領域。在航天技術上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無污染的優點。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時的總反應都可以表示為2H2+O2=2H2O，酸式電池中電解質是酸，其負極反應可表示為2H2-4e-=4H+ ，則其正

14、極反應式為_ _。堿式電池的電解質是堿，其正極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-，則其負極反應可表示為_ _。,O2+4e-+4H+=2H2O,2H2-4e-+4OH-=4H2O,思維拓展 以鎂條、鋁片為電極，以稀NaOH溶液為電解質溶液構成的原電池，人們普遍認為鋁是負極。某研究性學習小組為探究該原電池究竟誰是負極，發生怎樣的電極反應，進行了如下實驗： 如圖，剪取約8cm的鎂條及大小相近的鋁片，用砂紙去膜，使鎂條與鋁片分別與量程為500A的教學演示電表的“”、“”端相連接，迅速將兩電極插入盛有1mol/L NaOH溶液的燒杯中。,開始，電表指針向右偏移約500A，鋁片表面有許多氣泡，很快電流逐漸減小至0；隨后，指針向左偏移，且電流逐漸增大至約400A，此時，鋁片表面氣泡有所減少，但鎂條表面只有 極少量的氣泡產生。根據以上實驗現象，回答下列問題：,(1)開始階段，原電池的正極是