人教版选修4第四章第二节化学电源精品PPT课件
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三. 燃料电池
燃料电池：一种连续地将燃料与氧化剂的化学能直接 转化成电能的化学电池。
特点：电极均不参与反应，燃料和氧化剂由外部提供。 优点：能量转化率高，有利于节约能源；废物排放少。
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1、氢氧燃料电池：
(-)H2 | H+ | O2(+) 总式: 2H2 + O2 ＝ 2H2O 正极：O2 + 4e- + 4H+ ＝2H2O 负极：2H2 - 4e- ＝ 4H+
2.其它铅蓄电池
镍镉电池、氢镍电池、锌银电池、锂离子电池等
14
练习1：银锌蓄电池正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖 填充锌汞合金，电解质溶液KOH。反应式为：
充电
2Ag+Zn(OH)2 放电 Zn+Ag2O+H2O 写出其电极反应式。
练习2：镍—镉可充电电池可发生如下反应：
充电
Cd(OH)2+2Ni(OH)2 放电 Cd+2Байду номын сангаасiO(OH)+2H2O 写出其电极反应式。
(-)H2 | H+介质 | O2(+) 总式: 2H2 + O2 ＝ 2H2O 正极：O2 + 4e- + 4H+ ＝ 2H2O 负极：2H2 - 4e- ＝ 4H+
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练习：将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极
上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生
的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据
优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快
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2. 碱性锌锰电池
（-）Zn | KOH | MnO2（+） 总式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 负极：Zn - 2e- + 2OH- = Zn(OH)2 正极：2MnO2+2H2O+2e- = 2MnOOH+2OH-
阴极(发生还原反应的电极)： PbSO4 (s)+2e- = Pb(s) + SO42-
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1.铅蓄电池
（-）Pb | H2SO4 | PbO2（+）
放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 充电 2PbSO4(s)+2H2O(l)
缺点： 比能量低、笨重、废弃电池污染环境
优点： 可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 价格低廉
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4、锂电池 [锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)]
总式：8Li + 3SOCl2 = 6LiCl + Li2SO3 + 2S 负极： 8Li - 8e- = 8Li+ 正极： 3SOCl2 + 8e- = 6Cl- + SO32- + 2S
用途：质轻、比能量高、高工作效率、高稳定电压、工 作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。
第四章第二节 化学电源
1
【学与问】在日常生活和学习中，你用过哪些电池？
2
各
锂电池
类
电
池
干电池
纽扣电池 3
化学电池
1. 概念: 将化学能变成电能的装置 ①一次电池又称不可充电电池——如：干电池
2. 分类: ②二次电池又称充电电池——蓄电池 ③燃料电池
①能量转换效率高，供能稳定可靠。
3. 优点:
②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压 的电池和电池组，使用方便。
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二. 二次电池
铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池…… 1.铅蓄电池
（-）Pb | H2SO4 | PbO2（+）
放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 充电 2PbSO4(s)+2H2O(l)
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1.铅蓄电池
（-）Pb | H2SO4 | PbO2（+）
放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 充电 2PbSO4(s)+2H2O(l) ①放电过程 负极： Pb(s) + SO42- -2e- =PbSO4 (s) 正极： PbO2(s) +2e- +SO42- + 4H+ =PbSO4 (s) +2H2O
两极上反应的实质判断：
（1）总反应为 CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O 。 （2）通入氧气的一极为__正__极___，电极反应为
_O__2 _+_4_e_- +__2_H_2_O__=__4_O_H__- _。 （3）通入甲烷的一极为 负极 ，这一极的电极反应
为 CH4-8e- + 10OH- = CO32- + 7H2O
(-)H2 | OH- | O2(+) 总式: 2H2 + O2 ＝ 2H2O 正极： O2 + 4e- + 2H2O ＝ 4OH负极：2H2 + 4OH- - 4e- ＝ 4H2O
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1、氢氧燃料电池：
(-)H2 | O2-介质 | O2(+) 总式: 2H2 + O2 ＝ 2H2O 正极：O2 + 4e- ＝2O2负极：2H2 - 4e- +2O2-＝ 2H2O
③易维护，可在各种环境下工作。
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化学电池
4. 电池优劣的判断标准: ①比能量 ［符号(W·h/kg)，(W·h/L)］
指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 ②比功率 [符号是W/kg，W/L)]
指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小 ③电池的储存时间的长短
5
一、一次电池
1、普通锌锰干电池 （-）Zn | NH4Cl | C（+）
优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电
缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵
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3.锌银钮扣电池
（-）Zn | KOH | Ag2O（+） 负极：Zn -2e- +2OH- = Zn(OH)2 正极：Ag2O + 2e- + H2O=2Ag+2OH总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag
负极： Zn-2e-=Zn2+ 正极： 2NH4++2e-=2NH3+H2
H2 +2MnO2=Mn2O3+H2O 4NH3 + Zn2+ = [Zn(NH3)4]2+ 总式：2Zn+4MnO2 + 4NH4Cl =
ZnCl2+ 2Mn2O3+ [Zn(NH3)4]Cl2 +2H2O
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一、一次电池
1、普通锌锰干电池 （-）Zn | NH4Cl | C（+）
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1.铅蓄电池
（-）Pb | H2SO4 | PbO2（+）
放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 充电
②充电过程
2PbSO4(s)+2H2O(l)
铅蓄电池充电的反应则是上述放电反应的逆过程
阳极(发生氧化反应的电极)： PbSO4 (s) +2H2O -2e- = PbO2(s) +SO42- + 4H+
三. 燃料电池
燃料电池：一种连续地将燃料与氧化剂的化学能直接 转化成电能的化学电池。
特点：电极均不参与反应，燃料和氧化剂由外部提供。 优点：能量转化率高，有利于节约能源；废物排放少。
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1、氢氧燃料电池：
(-)H2 | H+ | O2(+) 总式: 2H2 + O2 ＝ 2H2O 正极：O2 + 4e- + 4H+ ＝2H2O 负极：2H2 - 4e- ＝ 4H+
2.其它铅蓄电池
镍镉电池、氢镍电池、锌银电池、锂离子电池等
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练习1：银锌蓄电池正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖 填充锌汞合金，电解质溶液KOH。反应式为：
充电
2Ag+Zn(OH)2 放电 Zn+Ag2O+H2O 写出其电极反应式。
练习2：镍—镉可充电电池可发生如下反应：
充电
Cd(OH)2+2Ni(OH)2 放电 Cd+2Байду номын сангаасiO(OH)+2H2O 写出其电极反应式。
(-)H2 | H+介质 | O2(+) 总式: 2H2 + O2 ＝ 2H2O 正极：O2 + 4e- + 4H+ ＝ 2H2O 负极：2H2 - 4e- ＝ 4H+
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练习：将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极
上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生
的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据
优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快
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2. 碱性锌锰电池
（-）Zn | KOH | MnO2（+） 总式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 负极：Zn - 2e- + 2OH- = Zn(OH)2 正极：2MnO2+2H2O+2e- = 2MnOOH+2OH-
阴极(发生还原反应的电极)： PbSO4 (s)+2e- = Pb(s) + SO42-
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1.铅蓄电池
（-）Pb | H2SO4 | PbO2（+）
放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 充电 2PbSO4(s)+2H2O(l)
缺点： 比能量低、笨重、废弃电池污染环境
优点： 可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 价格低廉
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4、锂电池 [锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)]
总式：8Li + 3SOCl2 = 6LiCl + Li2SO3 + 2S 负极： 8Li - 8e- = 8Li+ 正极： 3SOCl2 + 8e- = 6Cl- + SO32- + 2S
用途：质轻、比能量高、高工作效率、高稳定电压、工 作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。
第四章第二节 化学电源
1
【学与问】在日常生活和学习中，你用过哪些电池？
2
各
锂电池
类
电
池
干电池
纽扣电池 3
化学电池
1. 概念: 将化学能变成电能的装置 ①一次电池又称不可充电电池——如：干电池
2. 分类: ②二次电池又称充电电池——蓄电池 ③燃料电池
①能量转换效率高，供能稳定可靠。
3. 优点:
②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压 的电池和电池组，使用方便。
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二. 二次电池
铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池…… 1.铅蓄电池
（-）Pb | H2SO4 | PbO2（+）
放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 充电 2PbSO4(s)+2H2O(l)
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1.铅蓄电池
（-）Pb | H2SO4 | PbO2（+）
放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 充电 2PbSO4(s)+2H2O(l) ①放电过程 负极： Pb(s) + SO42- -2e- =PbSO4 (s) 正极： PbO2(s) +2e- +SO42- + 4H+ =PbSO4 (s) +2H2O
两极上反应的实质判断：
（1）总反应为 CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O 。 （2）通入氧气的一极为__正__极___，电极反应为
_O__2 _+_4_e_- +__2_H_2_O__=__4_O_H__- _。 （3）通入甲烷的一极为 负极 ，这一极的电极反应
为 CH4-8e- + 10OH- = CO32- + 7H2O
(-)H2 | OH- | O2(+) 总式: 2H2 + O2 ＝ 2H2O 正极： O2 + 4e- + 2H2O ＝ 4OH负极：2H2 + 4OH- - 4e- ＝ 4H2O
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1、氢氧燃料电池：
(-)H2 | O2-介质 | O2(+) 总式: 2H2 + O2 ＝ 2H2O 正极：O2 + 4e- ＝2O2负极：2H2 - 4e- +2O2-＝ 2H2O
③易维护，可在各种环境下工作。
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化学电池
4. 电池优劣的判断标准: ①比能量 ［符号(W·h/kg)，(W·h/L)］
指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 ②比功率 [符号是W/kg，W/L)]
指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小 ③电池的储存时间的长短
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一、一次电池
1、普通锌锰干电池 （-）Zn | NH4Cl | C（+）
优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电
缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵
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3.锌银钮扣电池
（-）Zn | KOH | Ag2O（+） 负极：Zn -2e- +2OH- = Zn(OH)2 正极：Ag2O + 2e- + H2O=2Ag+2OH总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag
负极： Zn-2e-=Zn2+ 正极： 2NH4++2e-=2NH3+H2
H2 +2MnO2=Mn2O3+H2O 4NH3 + Zn2+ = [Zn(NH3)4]2+ 总式：2Zn+4MnO2 + 4NH4Cl =
ZnCl2+ 2Mn2O3+ [Zn(NH3)4]Cl2 +2H2O
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一、一次电池
1、普通锌锰干电池 （-）Zn | NH4Cl | C（+）
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1.铅蓄电池
（-）Pb | H2SO4 | PbO2（+）
放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 充电
②充电过程
2PbSO4(s)+2H2O(l)
铅蓄电池充电的反应则是上述放电反应的逆过程
阳极(发生氧化反应的电极)： PbSO4 (s) +2H2O -2e- = PbO2(s) +SO42- + 4H+