高中化学 第四章第二节化学电源课件 新人教版选修4

总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。
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③铅蓄电池的充、放电过程： 放电 Pb＋PbO2＋2H2SO4 充电 2PbSO4＋2H2O
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3．燃料电池(以酸性氢氧燃料电池为例) (1)构造：
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(2)工作原理：
－===2H＋ H － 2e 2 负极反应： ； 1 ＋ － O ＋ 2H ＋ 2e ===H2O 正极反应： 2 2 1 H2＋2O2===H2O 电池反应： 。
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(1)化学电池的反应本质是 氧化还原 反应。 化学电池 化学能―――――――→ 电能 。 氧化还原反应 (2)想一想，连一连。
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一、化学电池 将 化学能 转化为电能的装置。 1．分类
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2．优点 具有 能量转化率 高，供能稳定可靠，使用方便，
易于维护等优点。
3．判断电池优劣的主要标准 (1)比能量：即单位质量和单位体积所能输出电能的 多少，单位“(W·h)/kg”或“(W·h)/L”。 (2)比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的
4OH－
===4H2O
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(2)烃类燃料电池： ①CH4 燃料电池： 用导线相连的两个铂电极插入 KOH 溶液中， 然后向 两极分别通入 CH4 和 O2，该电池的反应式为： 负极：CH4＋10OH －8e ===CO2 3 ＋7H2O；
－ － －
正极：2O2＋4H2O＋8e ===8OH ； 总反应式：CH4＋2O2＋2OH ===CO2 3 ＋3H2O。
运动。
[答案] B
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若原电池正、负两极产生的阴、阳离子能与电解 质溶液中的离子发生反应时，要把后续反应一并写入 电极反应式中，如本题中负极反应应为Ag－e－＋Cl－ ===AgCl，而不是Ag－e－===Ag＋。
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1．工作原理 (1)以H2、烃、醇、肼作燃料在负极上失电子发生氧化 反应，以空气或O2作氧化剂在正极上得到电子，连续不断
[答案]
A
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书写燃料电池电极反应式的方法 (1)电池的负极反应物是还原性物质，失去电子发 生氧化反应。电池的正极反应物是氧化性物质，得到电 子发生还原反应。
(2)写电极反应式时，一定要注意电解质是什么，
电解质溶液的酸碱性如何，其中阴、阳离子要和电极反 应式中出现的离子相对应。 返回
(3)正、负两极的电极反应式在得失电子相
故负极反应式为H2－2e－===2H＋。
答案：H2－2e－===2H＋
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1．一般电极反应式的书写
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2．复杂电极反应式的书写 较简单一极的 复杂电极反应式 ＝ 总反应式 － 电极反应式
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3．给出电极反应书写总反应方程式 根据给出的两个电极反应式， 写出总反应方程式时， 首先要使两个电极反应式的得失电子相等，然后将两式 相加，消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意若 反应式同侧出现不能共存的离子，如 H 和 OH 、Pb2
；
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1．想一想，连一连。
a．干电池 b．铅蓄电池 c．锌锰电池 d．氢氧燃料电池 ①一次电池 ②二次电池 ③燃料电池 ④绿色电池
答案：a—①，b—②，c—①，d—③、④
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2．人造卫星用到的一种高能电池——银锌电池，其
电极反应为：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。根据反应式 判断氧化银是 A．负极 C．负极 被氧化 被还原 B．正极 D．正极 ( 被还原 被氧化 )
总反应：
Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
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(2)银锌电池： ①构造：
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②组成：负极： Zn ，正极： Ag2O ，电解质： KOH 。 ③工作原理： －－2e－===Zn(OH) Zn ＋ 2OH 2 负极反应：
；
－＋H O===2Ag＋2OH－ Ag O ＋ 2e 2 2 正极反应： ； 电池反应： Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag 。
B．该电池的总反应是：C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O C．电路中每通过5 mol电子，约有5.6 L标准状况下的 丙烷被完全氧化 D．通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为：
C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O
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[解析]
该燃料电池的化学反应原理是：C3H8＋
5O2===3CO2＋4H2O，B正确；放电过程中通入丙烷的 电极为负极：C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O， C正确；通入O2的电极为正极：O2＋4e－===2O2－，产 生的O2－将向负极移动，A项错。
的把燃料和氧化剂中的化学能转化为电能。
(2)所用电极一般为惰性电极。 (3)所用电解质为酸(或碱)、熔融氧化物(或熔融盐)等。
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2．应用实例 (1)氢氧燃料电池： 电解质 酸性电 解质 碱性电 解质 负极反应 2H2－4e－ ===4H＋ 2H2－4e－＋ 正极反应 O2＋4e－＋4H＋ ===2H2O O2＋4e－＋ 2H2O===4OH－ 总反应式 2H2＋ O2===2H2O 2H2＋ O2===2H2O
答案：不是，正极和负极上均生成PbSO4
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5．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，
利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷
酸为电解质的燃料电池发电，电池的负极反应 式为______________________________。
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分析：该燃料电池中H2失去电子，产生H＋，因此 通H2的电极为负极，由于该电池用H3PO4作电解质，
－ －
－
－
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②丁烷燃料电池： 一个电极通入空气，另一电极通入丁烷，电池的电解质 是掺杂了 Y2O3(三氧化二钇)的 ZrO2(二氧化锆)晶体， 它在高 温下能传导 O2－。 该电池的电极反应式为： 负极：2C4H10＋26O2－－52e－===8CO2＋10H2O； 正极：13O2＋52e－===26O2－； 高温 总反应式：2C4H10＋13O2=====8CO2＋10H2O。
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4．讨论铅蓄电池放电时，PbSO4只在负极上生成吗？
－ 分析：铅蓄电池放电时，负极：Pb(s)－2e－＋SO2 4 (aq) － － ===PbSO4(s)；正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2 (aq) ＋ 2e 4
===PbSO4(s)＋2H2O(l)。PbSO4 在两个电极上生成。
＋ － 2－ PbO ＋ 4H ＋ SO ＋ 2e ===PbSO4＋2H2O 2 4 正极：
；
总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
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②充电过程的电极反应、总反应：
－ 2－ PbSO ＋ 2e === Pb ＋ SO 4 4 (还原反应)； 阴极：
－ ＋ 2－ PbSO ＋ 2H O － 2e === PbO ＋ 4H ＋ SO 4 2 2 4 (氧化反应)； 阳极：
大小，单位“W/kg”或“W/L”。 (3)电池 可储存时间 的长短。
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二、几种常见的化学电池
1．一次电池 (1)碱性锌锰电池： ①构造：
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②组成： 正极： MnO2 ；负极： Zn ；电解质： KOH 。 ③工作原理： －－2e－===Zn(OH) Zn ＋ 2OH 2 ； 负极反应： 正极反应： 2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnOOH＋2OH－ ；
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A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子
C．Na＋不断向“水”电池的负极移动
D．AgCl是还原产物
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[解析]
分析元素化合价变化，推知“水电池”中
Ag失去电子，作负极，电极反应式为Ag－e－＋Cl－ ===AgCl，AgCl应为氧化产物；MnO2得到电子作正极， 根据得失电子守恒，每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子；原电池工作过程中，阳离子(Na＋)应向正极
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[例 2]
(2012· 华中师大附中高二检测)科学家成功
开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃 料。电池中的一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电 解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导 O2－。下列对 该燃料电池的说法不 正确的是 ． ( )
Hale Waihona Puke 返回A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极
等时相加，所得电池反应必是燃料燃烧反应和燃
烧产物与电解质溶液反应的叠加反应式。
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(1)燃料电池是连续不断的将燃料和氧化剂的化
学能转化为电能的装置。
(2)铅蓄电池放电时，正、负两极均消耗H2SO4， 因此两极区域均生成PbSO4，H2SO4的浓度降低。
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(3)二次电池充、放电的区别与联系：
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(4)书写燃料电池的电极反应式时，要特别注意 电解质溶液的酸碱性。碱性电池，电极反应式不出 现H＋；酸性电池，电极反应式不出现OH－。
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2．二次电池(以铅蓄电池为例) (1)构造：
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(2)组成：正极： H2SO4溶液 质： 。 (3)工作原理：
PbO2
；负极： Pb ；电解
铅蓄电池是最常见的二次电池，其电极反应分 为放电和充电两个过程。
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①放电过程的电极反应、总反应：
－ 2－ Pb ＋ SO － 2e ===PbSO4 ； 4 负极：
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分析：银锌电池放电时，Ag2O得到电子被还原为 Ag，故Ag2O作电池的正极。 答案：B
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3．下列化学电源属于绿色电池的是