1、第二節(jié) 化學電源,發(fā)展中的化學能源,（第二課時）,1,原 電 池 原 理,電極反應式：,負極：Zn片： Zn 2e- = Zn2+,（氧化反應）,正極：Cu片：2H+2e- = H2 ,（還原反應）,電極反應總式：,Zn + 2H+ = Zn2+ + H2,2,外電路：電子由負極流向正極，電流由正極流向負極 內(nèi)電路：陰離子移向負極，陽離 子移向正極，電流由負極流向正極,電荷流向電流流向：,負極,正極,3,原電池電極名稱的確定方法,根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。,通常是活潑金屬是負極，不活潑金屬、碳棒、化合物是正極。,根據(jù)電極反應的本身確定。,失電子的反應氧化反應負極 得電子的反應還原反應正極,4,根

2、據(jù)電子或電流流動方向（外電路）：,e,e,根據(jù)離子的定向移動（內(nèi)電路）,陽離子向正極移動,陰離子向負極移動,5,根據(jù)離子方程式判斷,（負極）,（在正極）,練習：銀鋅電池是廣泛用作各種電子儀器的電源，它的反應可表示為：Ag2O+Zn+H2O 2Ag+2Zn(OH)2請判斷此電池中，負極上發(fā)生反應的物質(zhì)是（ ） A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn,D,6,請結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+設(shè)計成一個原電池。,1、電解液： 。 2、電極材料： 正極 ，負極 。 3、電極反應式 ： 負極: . 正極: .,1、電解液： 硫酸銅、氯化銅、

3、硝酸銅等可溶性銅鹽溶液 2、電極材料： 負極：鐵， 正極：銅、石墨或比鐵不活潑的其他金屬,拓 展：,Fe 2e - = Fe 2+ Cu2+ +2e - = Cu,7,思 考 題,請根據(jù)反應 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+ 設(shè)計原電池，你有哪些可行方案?,Fe-Cu FeCl3,Fe-C Fe(NO3)3,Fe-Ag Fe(SO4)3,8,A,B,C,E,F,M,N,1.下列哪幾個裝置能形成原電池？,O,V,X,V,V,X,X,X,V,9,2.把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產(chǎn)

4、生大量氣泡，b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為 ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a,B,10,3、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是,( D ),A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定 B. 保持平衡狀態(tài) C. 鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜 D. 銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜,11,鋰電池,干電池,疊層電池,紐扣電池,各類電池,一，常見的各類電池,12,二：化學電池,1)概念:,將化學能變成電能的裝置,2)分類:,一次電池又稱不可

5、充電電池如：干電池 二次電池又稱充電電池蓄電池 燃料電池,3)優(yōu)點:,4)電池優(yōu)劣的判斷標準:,能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。,可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。,易維護，可在各種環(huán)境下工作。,比能量,符號(Ah/kg)，(Ah/L),指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少,比功率,符號是W/kg，W/L),指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小,比時間-電池的儲存時間的長短,13,負極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+ 正極（石墨）：2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O 總反應：Zn+ 2MnO2+2NH4+=Zn2+ Mn2O3+2

6、NH3+H2O,1.干電池 Zn- Mn普通干電池,二、發(fā)展中的化學電源,14,鋅錳堿性電池是一種新型的干電池。 正極材料為MnO2 ,負極材料為Zn， 還原產(chǎn)物為MnOOH,電解質(zhì)是KOH溶液， 總： Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnOOH 請寫出電極反應式并分析其工作原理。,負極：Zn + 2OH2e- = Zn(OH)2 正極：2MnO2 + 2H2O + 2 e- = 2MnO（OH） + 2OH 總反應：Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnO(OH),堿性Zn- Mn干電池,15,2.充電電池,鉛蓄電池結(jié)構(gòu),充電電池又稱

7、二次電池，它在放電時所進行的氧化還原反應，在充電時又逆向進行，使生成物恢復原狀，如此充放電可循環(huán)進行，至一定周期后終止。,汽車用蓄電池,16,（1）鉛蓄電池,（1）電極材料及原料 （2）電解質(zhì)溶液： （3）電極反應式：,正極：PbO2 負極：Pb,H2SO4溶液,負極（Pb）: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4,Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O,正極（PbO2）: PbO2+4H+SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O,總反應：,17,（2）鎳鎘堿性蓄電池 P43,（3）新一代可充電的綠色電池鋰離子電池 特點：高能電池，電壓高，質(zhì)量輕，貯存時間長

8、等。 用途：電腦、手表、心臟起搏器等。,18,把能源中燃料燃燒反應的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換器”,優(yōu)點：效率高、無污染，裝置可持續(xù)使用,燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應產(chǎn)物不斷排出電池,3.新型燃料電池,19,（1）氫氧燃料電池,氫氧燃料電池是一種新型的化學電池，其構(gòu)造如圖示：兩個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。堿性介質(zhì),氫氧燃料電池結(jié)構(gòu),20,氫氧燃 料 電 池,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 2H2O + 4

9、e-= 4OH-,2H2 +4OH- 4e- = 4H2O,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,21,怎樣書寫燃料電池的電極反應式和總反應式？ 書寫步驟：（1）寫出燃燒反應，根據(jù)電解液改寫燃料電池總反應； （2）寫出正極的電極反應式(一般較簡單); （3）由燃料電池總反應減去正極的電極反應式得負極的電極反應式。,正極反應一般為酸性介質(zhì) 堿性介質(zhì),O2+4H+4e=2H2O,O2+2H2O+4e=4OH-,22,（2）CH4燃料電池（堿性介質(zhì)）,CH4+2OH-+2O2 = CO3 2 -+3H2O,2O2+4H2O+8e= 8OH-,CH4+10OH-8e= CO32-+7H2O,1.

10、燃燒總化學反應：,2.燃料電池總反應：,3.正極：,4.負極：,CH4+2O2CO2+2H2O,23,CH4燃料電池（酸性介質(zhì)）,1、燃料電池總反應：,CH4+2O2=CO2+2H2O ,2、正極反應：,O2+4H+4e-=2H2O ,3、負極反應：,-2，得： CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+,24,（3）甲醇燃料電池（酸性介質(zhì)）,總反應:,2CH3OH + 3O2 =2CO2 + 4H2O,正極的電極反應式為：,3O2+12e-+12H+ = 6H2O,負極的電極反應式為：,2CH3OH-12e-+2H2O = 12H+ 2CO2,25,甲醇燃料電池（堿性介質(zhì)）,總反應式：,2CH

11、3OH + 3O2 +4OH- = 2 CO32- + 6H2O,正極的電極反應式為：,3O2+12e- + 6H20=12OH-,負極的電極反應式為：,2CH3OH -12e-+16OH- = 2CO32- + 12H2O,26,（4）海水電池,1991年，我國首創(chuàng)以鋁-空氣-海水為能源的新型電池，用作航海標志燈。該電池以取之不的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。這種海水電池的能量比“干電池”高2050倍。電極反應式為：,4Al - 12e-= 4Al 3+,3O2+ 6H2O +12e-= 12 OH -,4Al+3O2+ 6H2O = 4Al (OH)3,負極： 正極：

12、 電池總反應：,27,負極：2Al+8OH6e-=2AlO2-+4H2O,正極：6H2O+6e-=3H2+6OH-,2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2,電池反應式：,補充：,28,電池的發(fā)展方向,光電池使用方便,特別是近年來 微小型半導體逆變器迅速發(fā)展,促使其應用更加快捷。美、日、歐和發(fā)展中國家都制定出龐大的 光伏技術(shù)發(fā)展計劃,開發(fā)方向是大幅度提高光電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性,降低成本,不斷擴大產(chǎn) 業(yè)。目前已有80多個國家和地區(qū)形成商業(yè)化,半商業(yè)化生產(chǎn)能力,年均增長達16,市場開拓從 空間轉(zhuǎn)向地面系統(tǒng)應用。,29,減 少 污 染 節(jié) 約 資 源,30,判斷右邊原電池的正、負極，并寫出電

13、極反應式。,Cu C,FeCl3溶液,負極： Cu 失電子 Cu - 2e- = Cu2+ 正極： Fe3+得電子 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+,Cu+2FeCl3 =CuCl2 +2FeCl2,先寫出總反應：即 負極與電解質(zhì)溶液反應,拆成離子方程式：,Cu + 2Fe3 = Cu2 + 2Fe2,根據(jù)化合價升降判斷正負極,三、電極方程式的書寫,1.簡單原電池電極方程式的寫法,31,請寫出右邊原電池的電極方程式。,總反應方程式：,負極：Al，失e- 2Al - 6e 2Al3+,2Al3+ + 8OH- =2AlO2- + 4H2O,負極總反應： 2Al +8OH- 6e 2AlO2

14、- + 4H2O,正極：總反應負極反應,6H2O 6e 6OH 3H2,拆成離子方程式：,2Al + 2OH + 2H2O = 2AlO2 + 3H2,根據(jù)化合價升降判斷正負極,2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2,32,2.燃料電池電極方程式的寫法 總反應： 實際上就是燃料的完全燃燒。 負極（通入燃料）： 為燃料失去電子的氧化反應， 正極（通入氧化劑）： 為氧化劑得到電子的還原反應。 以Pt為電極，電解質(zhì)溶液為 KOH溶液的氫氧燃料電池為例,負極總反應: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O,正極: 總反應負極反應,總反應：2H2+ O22H2O,負極: H2 失e,4H+ + 4OH- 4H2O,2H2 - 4e- 4 H,O2 + 2