第2節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能—電池第2課時(shí)

化學(xué)電源第1章

化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解常見的化學(xué)電源2、掌握常見化學(xué)電源的工作原理,并會書寫相應(yīng)的電極反應(yīng)式生活中的化學(xué)電源化學(xué)電源:將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置化學(xué)電源的分類化學(xué)電源一次電池可充電電池燃料電池只能放電不能充電可反復(fù)充放電氫氧燃料電池鉛蓄電池鋅錳干電池能量利用率高，無污染1.鋅錳干電池電極反應(yīng)方程式：負(fù)極：正極：Zn–2e-=Zn2+2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3↑+H2O反應(yīng)總的方程式2MnO2+2NH4++Zn=Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn2+（1）酸性鋅錳干電池優(yōu)點(diǎn)：制作簡單、價(jià)格便宜，是最早實(shí)用的產(chǎn)品電池，它具有一些致命的缺點(diǎn):如新電池會發(fā)生自放電而使存放時(shí)間縮短、放電后電壓下降較快等。記憶電極反應(yīng)方程式：負(fù)極：正極：Zn+2OH-–2e-=ZnO+H2O

2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-反應(yīng)總的方程式Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH（2）堿性鋅錳干電池它克服了酸性鋅錳電池的缺點(diǎn)，具有單位質(zhì)量輸出電能多、儲存時(shí)間長、適用于大電流和連續(xù)放電。記憶?。▔A式氧化錳）能力提升1.有一紐扣電池，其電極分別為Zn和Ag2O，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，電池的總反應(yīng)為Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2(1)Zn發(fā)生____反應(yīng)，是___極，電極反應(yīng)式是________________________。(2)Ag2O發(fā)生_

__反應(yīng)，是___極，電極反應(yīng)式是____________________

。Zn＋2OH－2e－===Zn(OH)2Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－氧化負(fù)還原正總反應(yīng)式：Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO正極材料上涂有棕褐色的PbO2，負(fù)極材料是海綿狀的金屬鉛，電解質(zhì)溶液為30%的H2SO4溶液。電極反應(yīng)式電池總反應(yīng)方程式優(yōu)點(diǎn)是：性能優(yōu)良、價(jià)格便宜、可以多次充放電；缺點(diǎn)是：單位質(zhì)量電極材料釋放電能少。強(qiáng)化記憶！2、鉛蓄電池Pb+SO42--2e-=PbSO4

正極：PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O負(fù)極：①放電過程(原電池)鉛蓄電池充電的反應(yīng)是放電反應(yīng)的逆過程②充電過程(電解池)Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2OPbSO4+2e-=Pb+SO42-

陰極：陽極：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-（接電源負(fù)極）（接電源正極）（發(fā)生還原反應(yīng)）（發(fā)生氧化反應(yīng)）一種氫氧燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極材料為多孔石墨，氫氣和氧氣(或空氣)源源不斷地通到電極上。原理：工作時(shí)發(fā)生的仍然是氧化還原反應(yīng)特點(diǎn)：工作時(shí)氧化劑和還原劑是從外界不斷輸入的，同時(shí)將電極產(chǎn)物不斷排出電池。燃料電池是名副其實(shí)的把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換器”。能量轉(zhuǎn)換率很高。燃料電池優(yōu)點(diǎn)能量利用效率高、可連續(xù)使用和污染輕等優(yōu)點(diǎn)3.氫氧燃料電池正極：O2+2H2O+4e-=4OH-負(fù)極：2H2+4OH--4e-=4H2O電池反應(yīng)為：2H2+O2=2H2O燃料電池優(yōu)點(diǎn):能量利用效率高、可連續(xù)使用和污染輕等優(yōu)點(diǎn)（2）堿性介質(zhì)氫氧燃料電池的電極反應(yīng)（1）酸性介質(zhì)氫氧燃料電池的電極反應(yīng)正極：O2+4H++4e-=2H2O負(fù)極：2H2-4e-=4H+電池反應(yīng)為：2H2+O2=2H2O各種常見介質(zhì)中的氫氧燃料電池反應(yīng)思考酸性和堿性氫氧燃料電池中，反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH分別如何變化？酸性氫氧燃料電池中pH變大堿性氫氧燃料電池中pH變小總反應(yīng)式：2H2+O2=2H2O⑶中性介質(zhì)氫氧燃料電池的電極反應(yīng)正極：O2+2H2O+4e-=4OH-負(fù)極：2H2-4e-=4H+⑷金屬氧化物介質(zhì)氫氧燃料電池的電極反應(yīng)負(fù)極：2H2-4e-+2O2-=2H2O總反應(yīng)式：2H2+O2=2H2O正極：O2+4e-=2O2-傳導(dǎo)O2-的固體電解質(zhì)負(fù)極：2H2-4e-+2CO32-=2H2O+2CO2總反應(yīng)式：2H2+O2=2H2O正極：O2+4e-+2CO2=2CO3

2-⑸熔融碳酸鹽介質(zhì)氫氧燃料電池的電極反應(yīng)O2在不同介質(zhì)中的轉(zhuǎn)化關(guān)系：O2在正極得電子堿性（中性）溶液中轉(zhuǎn)化為OH－；酸性溶液中轉(zhuǎn)化為H2O熔融碳酸鹽中轉(zhuǎn)化為CO32－固體氧化物轉(zhuǎn)化為O2－有機(jī)物中的C元素在不同介質(zhì)中的轉(zhuǎn)化關(guān)系：堿性溶液中轉(zhuǎn)化為CO32－；其他介質(zhì)中轉(zhuǎn)化為CO2有機(jī)物中的H元素在總反應(yīng)中產(chǎn)物均為H2O注意：(1)酸溶液作電解質(zhì)：CxHy或CxHyOz氧化后的存在形式為CO2。(2)堿溶液作電解質(zhì)：CxHy或CxHyOz氧化后的存在形式為CO32－。試寫出甲烷燃料電池的電極反應(yīng)：⑴堿性介質(zhì)（KOH）總反應(yīng)式：

；

正極：負(fù)極：

；⑵酸性介質(zhì)（H3PO4）總反應(yīng)式：

；

正極：負(fù)極：

；⑶金屬氧化物介質(zhì)總反應(yīng)式：

；

正極：負(fù)極：

；⑷熔融碳酸鹽介質(zhì)總反應(yīng)式：

；

正極：負(fù)極：

；課堂小結(jié)化學(xué)電源一次電池可充電電池燃料電池Zn+2OH--2e-==ZnO+H2O2MnO2+2H2O+2e-==2MnOOH+2OH-負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Zn+2MnO2+H2O==ZnO+2MnOOH堿性鋅錳干電池鉛蓄電池Pb+SO42--2e-=PbSO4

PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O負(fù)極：正極：總反應(yīng)：