化学能与电能(全部).ppt

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1、新课标人教版化学必修,第二章第二节化学能与电能,第二节 化学能与电能,一、化学能与电能的相互转化,电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力。,思考与交流,在你的生活与学习中，或你了解的范围里，还有那些需要使用电池的产品或器具？各使用什么样的电池？,电池的广泛应用,估计在2050年火电仍居首位,火电，又称为火力发电。那么，火究竟是如何转化为电？,2001年我国发电总量构成图,1.火力发电的原理,一、化学能与电能的相互转化,2.火力发电的利弊分析,思考1：火力发电有何利与弊？,燃料燃烧转化为电能后，社会中应用最广泛、使用最方便。,利,弊,产生二氧化硫和氮的氧化物，

2、导致空气污染，也会造成酸雨，破坏生态环境；会产生二氧化碳，会使地球的温室效应恶化。,思考2：假设你是电力工程师，面对这些利弊，你会如何应对呢？,a、改进火力发电,方式之一就是尝试将化学能直接转化为电能。就像电池。其好处就是减少中间环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。,1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转换为电能。2、把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。3、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从还原剂区域流向氧化剂区域。4、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，化学物质的选择。5、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。,

3、3.原电池：,把化学能转变为电能的装置。,实验2-4原电池原理的动画模拟,失,得,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,负极,正极,Zn+2H+Zn2+H2,有气体产生,Zn片溶解,与 原 电 池 相 关 的 概 念,1.电路：,外电路,内电路,电子流向：失电子的一极流向得电子的一极,电流方向：与电子流动方向相反,阴离子流动方向与电子流动方向一致,阳离子流动方向与电流方向一致,2.电极：,正极：电子流入的一极（Cu）,负极：电子流出的一极（Zn）,3.电极反应式：,正极：2H+2e-H2,负极：Zn2e-Zn2+,4.总反应式：,Zn+2H+Zn2+H2,原电池,“负极出电子，电子回正极”,发

4、生失电子的氧化反应,发生得电子的还原反应,一、原电池工作原理,第二课时,氧化反应,Zn-2e-=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液,失e-,沿导线传递，有电流产生,还原反应,2H+2e-=H2,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,2H+2e-=H2,Zn2e-=Zn2+,Zn+2H+=Zn2+H2,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,(离子方程式）,（化学方程式）,电极反应,正极：,负极：,（氧化反应）,（还原反应）,探究讨论:,下列装置能否作为原电池ZnZn与稀硫酸进行实验.Zn石墨与稀硫酸进行实验.FeZn与稀硫酸进行实验.CuZn与乙醇进行实验.CuZn与一瓣柑桔(或一个苹果)进行实验.

5、CuZn与硫酸铜溶液进行实验.,二、原电池的构成条件,1、两种活泼性不同的金属（或一种金属和另一种非金属导体）构成电极。相对活泼的金属作负极2、电解质溶液。3、电极用导线相联构成闭合回路。4、必须有自发进行的氧化还原反应。,负极：电子流出的电极(较活泼的金属)正极：电子流入的电极(较不活泼的金属、石墨等),C,H2SO4,（不可以）,（不可以）,（可以）,（不可以）,电极材料电子流向反应类型,组 成 负 极 正 极 电解质,相对活泼的金属流出电子氧化反应,酸、碱或盐的溶液,相对不活泼的金属（或能导电的非金属）流入电子还原反应,原电池的组成,复习,普通锌锰电池,碱性电池,镍镉电池,小型高性能燃料

6、电池,锂离子电池,镍氢电池,干电池,上图是锌锰干电池,干电池,负极：Zn 2e-=Zn2+,（负极）,（正极）,2NH4+2e-=2NH3+H2,总反应：Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2,2MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2,正极：,干电池,负极：Zn 2e-=Zn2+,（负极）,（正极）,正极：2NH4+2e-=2NH3+H2,总反应：Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2,2MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2,2、蓄电池,（1）铅蓄电池,正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两

7、极浸在H2SO4溶液中。写出电极反应式。,铅蓄电池,铅蓄电池,铅蓄电池,总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,Pb+PbO2+4H+2SO42-=2PbSO4+2H2O,负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4,正极：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O,铅蓄电池,总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,Pb+PbO2+4H+2SO42-=2PbSO4+2H2O,负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4,正极：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O,其他蓄电池：镍-镉蓄电池、银-锌蓄电池等,优点：可反复使用

8、 缺点：污染大,随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。,体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。,银锌电池,1970-1975,开发了先进的银锌、镍镉电池技术。1975-1983,为美国海军生产潜水艇用银锌电池。1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。1998-1992,为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。,镉镍电池,负极材料：Cd，正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液。反应式如下：

9、,写出电极反应式。,氢氧燃料电池,氢氧燃料电池,航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用Pt做电极，KOH溶液做电解液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极反应。,若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应,新型燃料电池,燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池,燃料电池,把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”,氢氧燃料电池,多孔性金属电极，具有催化性能,燃料电池,把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”,氢氧燃料电池,常见的燃料电池还有甲烷

10、燃料电池、铝-空气燃料电池、熔融盐燃料电池等,优点：效率高、无污染，装置可持续使用,多孔性金属电极，具有催化性能,锂电池,锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。,锂电池,干电池,叠层电池,纽扣电池,各类电池,减 少 污 染节 约 资 源,练习1、请同学们根据原电池的原理，指出下列原电池的正极与负极分别是什么？写出电极反应式和总反应方程式。,思考：若将该装置中的电解质溶液换成氯化铁溶液或盐酸，又作何解答？,练习,2,判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,(),(),(),2H+2e-H

11、2,负极：,总反应：,正极：,Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,(),(),负极：,正极：,总反应：,正极：,负极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+Zn2+H2,Fe2e-Fe2+,Cu2+2e-Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,Fe+CuSO4Cu+FeSO4,(),(),负极：,正极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,Cu2+2e-Cu,Zn+Cu2+Zn2+Cu,或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,(),(),负极：,正极：,总反应：,Fe2e-Fe2+,2H+2e-H2,Fe+2H+Fe2+H2,或 Fe+H2SO4FeSO4+H2,3.,如图

12、所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是,4。,试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池,.,Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag,.,2Fe3+Fe=3Fe2+,(D),(ZnAgNO3C),(FeFe2(SO4)3C),A.铁圈和银圈左右摇摆不定；B.保持平衡状态；C.铁圈向下倾斜；D.银圈向下倾斜；,思考,什么类型的化学反应可设计成原电池？,理论上讲，常温下可自发进行的氧化还原反应都能设计成原电池。,化学电池的反应本质是,氧化还原反应,化学能,化学电池,氧化还原反应,电能,作业：课本P44

13、45 1、2,金属腐蚀的实质:,知识拓展,有微弱的电流,无,钢铁腐蚀,2Fe3Cl22FeCl3,不纯金属或合金跟电解质溶液接触发生原电池反应,电化腐蚀,化学腐蚀,化学腐蚀、电化腐蚀常同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大。,较活泼金属被氧化,金属被氧化,金属与非电解质等直接发生化学反应,金属腐蚀的种类,钢铁的析氢腐蚀示意图,钢铁的吸氧腐蚀示意图,电化学腐蚀,（1）析氢腐蚀 水膜酸性较强 H2OCO2 H2CO3 HHCO3-正极(C)：2H2e-H2 负极(Fe)：Fe2e-Fe2,（2）吸氧腐蚀水膜酸性较弱或中性正极(C)：2H2OO24e-4OH负极(Fe)：Fe2e-Fe2,钢铁的析氢

14、腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe2O3 nH2O,（铁锈）,通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,条件,水膜呈酸性。,水膜呈中性或酸性很弱。,CO2+H2OH2CO3 H+HCO 3-,电极反应,负极Fe(-),Fe-2e=Fe2+,2Fe-4e=2Fe2+,正极C(+),2H+2e=H2,O2+2H2O+4e=4OH-,总反应:,Fe+2H+=Fe2+,2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,联系,练 习,如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：,（1）,若液面上升，则溶液呈 性，发生 腐蚀,电极反应式为：负极：,正极

15、：；,若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极：正极：。,（2）,中性或碱性,吸氧,Fe2e-Fe2+,O2+2H2O+4e-4OH,酸性,析氢,Fe2e-Fe2+,2H+2e-H2,原电池原理的应用1,在轮船船壳水线以下部分镶上Zn块，来防止船壳的腐蚀,正极：被保护金属负极：外加一种更活泼的金属,原电池原理的应用2,请根据反应 2Fe 3+Cu=2Fe 2+Cu2+设计原电池，你有哪些可行方案?,原电池设计思路：,)能自发进行的氧化还原反应,)通常须两个活性不同的电极,)电解质溶液,)还原剂在负极失电子，发生氧化反应，氧化剂在正极得电子,发生还原反应,4.化学电池的本质氧化还

16、原反应,相同条件下，纯锌粒和粗锌粒与同浓度的稀硫酸反应的速率一样吗？为什么？假如要求你设计实验来证明你的观点，你的实验方案是怎样的？证据和结论又是什么？,原电池原理的应用3,把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为：()Aa b c d Ba c d b Cc a b.d Db d c a,B,原电池原理的应用4,(4)原电池原理的应用：,)利用原电池原理设计新型化学电池；,)改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸

17、反应制取氢气；,)进行金属活动性强弱比较；,)电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。,病 例 分 析,病 例 分 析,病 例 分 析,你能为她开一个药方吗？,1-2.火力发电的原理及火力发电的利弊3.原电池：原 电 池 原 理原电池的构成条件构成电极：两种活泼性不同的金属（或一种金属和另一种非金属导体）；电解质溶液；电极用导线相联构成闭合回路；如何判断正负极原电池原理的应用4.化学电池的本质-氧化还原反应,小结,1.下列装置中能组成原电池形成电流的是(),C,原电池的判断,典型例题：,2.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()

18、A.Mg B.Fe C.Al D.Cu,原电池的工作原理,B,3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的 PH()A.不变 B先变大后变小 C逐渐变大 D.逐渐变小,C,典型例题：,4.一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+Cu,该反应的的原电池正确组合是（）,C,原电池构成条件,典型例题：,科学工作者为心脏病人设计的心脏起搏器的电池是以Pt和Zn为电极材料，依靠人体内液体中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作，回答下列问题（1）负极材料是_ 电极反应式是_（2）正极材料是_ 电极反应式是_,原电池电极反应式的书写,Zn,2Zn-4e-=2Zn2+,Pt,O2+2

19、H2O+4e-=4OH-,典型例题：,(1)比较金属活动性强弱。,例1：,下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是,C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；,A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有H2气放出；,B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多；,D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；,（C）,原电池原理应用：,(2)比较反应速率,例2：,下列制氢气的反应速率最快的是,粗锌和 1mol/L 盐酸；,B.,A.,纯锌和1mol/L 硫酸；,纯锌和18 mol/L 硫酸；,C.,粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。,D.,（D）,原电池原理应用：,(3)比

20、较金属腐蚀的快慢,例3：,下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(5),(2),(1),(3),(4),原电池原理应用：,例4：,下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是,(4),(2),(1),(3),(4)判断溶液pH值变化,例5：,在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为0.125mol/L,若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为 mol,溶液的pH值变_？（溶液体积变化忽略不计）,0.2,解得：,y 0.015(mol),x 0.015(mol),3.75 10 4(mol/L),pH-lg3.75

21、104,4-lg3.75,答：,0.015,根据电极反应：,正极：,负极：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,得：,2 2 22.4,x y 0.168,解：,0.20.1252,c(H+)余,2H+2eH2,大,0.015,原电池原理应用：,(5)原电池原理的综合应用,例6：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。“热敷袋”是利用 放出热量。2)炭粉的主要作用是。3)加入氯化钠的主要作用是。4)木屑的作用是。,铁被氧化,与铁屑、氯化钠溶液构成原电

22、池，加速铁屑的氧化,氯化钠溶于水、形成电解质溶液,使用“热敷袋”时受热均匀,原电池原理应用：,拓展练习（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的 现象。两极反应式为：正极；负极。该装置将 能转化为 能。（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为，总反应方程为。,镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；,2H+2e=H2,Mg2e=Mg2+,化学能,电能,Al,2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,原电池分析,电极反应式的书写,总反应方程式的书写,化学电池的反应本质：氧化还原反应,原电池电极名称的确定方法,根据电极材料的性质确定。,通常是活泼金属是负极，不活泼金属、碳棒、化

23、合物是正极。,根据电极反应的本身确定。,失电子的反应氧化反应负极得电子的反应还原反应正极,总结,谢谢大家,电极方程式的书写,各类电池简介,二、发展中的化学电源,电池的种类,锂电池锌锰电池镍镉电池镍氢电池等等,伏打电池供电量小，电压低，电流不稳定；携带不便实用电池供电量大，电压高，电流稳定；安全、耐用、便携；有特殊用途；便于回收、污染小。分类 1、不可充电电池如：干电池 2、充电电池又称二次电池蓄电池 3、燃料电池,锂电池,干电池,叠层电池,纽扣电池,各类电池,电池的用途,电子钟表、袖珍记数器 照相机、手机、摄像机、电动工具、电动自行车、家用电脑等。,1、干电池(普通锌锰电池）,干电池用锌制桶形

24、外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液，还,填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防止产生极化现象。电极总的反应式为：,4NH4Cl+2Zn+2MnO2=Zn(NH3)4Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O,请写出各电极的电极反应。,干电池,负极:Zn2e-Zn2,正极:2NH4+2e-2NH3H2,总电池反应方程式：2NH4ClZnZnCl22NH3H2,缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液,改进后碱性锌锰电池的优点：电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。,H2O+4MnO22ZnZn(OH)2+ZnO2Mn2

25、O3,二氧化锰的用途,1.写出锌锰干电池的电极反应和总化学反应方程式。负极正极总反应通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？_我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？,Zn-2e-=Zn2+,2NH4+2e-=2NH3+H2,Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2,锌筒变软，电池表面变得不平整,MnO2,锌锰碱性电池,锌锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为MnO2,还原产物为Mn2O3,电解质是KOH溶液，其放电曲线如图所示：请写出电极反应式并分析其工作原理。该电池有何优点？,优点:工作电动势稳定,负极：Zn+2OH

26、2e-=Zn(OH)2正极：2MnO2+H2O+2 e-=Mn2O3+2OH 总：Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+Mn2O3,2、充电电池蓄电池,（1）铅蓄电池,正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中。写出电极反应式。,铅蓄电池,特点：电压高稳定，可反复使用，安全、方便、可靠。铅易产生氢气损耗，充电时需加水。,用途：汽车电源,铅蓄电池（原电池）工作时，总反应为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,由此可以判断：（1）原电池的电极材料：正极为_ 负极为_（2）两极的电极反应式：正极为_负极为_（3）工作一段时间后，蓄电池里电解

27、质溶液的pH_（填变大、变小、不变）,PbO2,Pb,PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O,Pb-2e-+SO42-=PbSO4,变大,（2）银锌蓄电池,1970-1975,开发了先进的银锌、镍镉电池技术。1975-1983,为美国海军生产潜水艇用银锌电池。1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。1998-1992,为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。,银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：,2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O,此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）,A.Ag B.Zn(OH)2

28、 C.Ag2O D.Zn,D,电极反应：,负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-,（3）镉镍电池,负极材料：Cd；正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液。反应式如下：,写出电极反应式。,特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。,镍镉可充电电池可发生如下反应：,Cd+2NiO(OH)+2H2O,由此可知，该电池的负极材料是,Cd(OH)2+2Ni(OH)2,A.Cd,（A）,B.NiO(OH),D.Ni(OH)2,C.Cd(OH)2,电极反应：,负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2,正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni

29、(OH)2+2OH-,3、迷你型电池,优点：电压高、稳定，低污染。,用途：手表、相机、心率调节器,HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S）,Ag2O（S）+Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S）,4、锂电池,用途：质轻、高能、高工作效率、高稳定电压。可使用十年,大有发展前景的燃料电池 燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复试验、改

30、进，到20世纪60年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的大致情况如下：,氢氧燃料电池,This fuel cell was used to supply electricity for the Apollo Space Program,燃料电池,优点：能量转化率高，可持续使用，不污染环境,用途：宇宙飞船，应用前景广阔,负极:2H2+4OH-4e-4H2O,正极:O2+2H2O4e-4OH-,总反应方程式：2H2O22H2O,燃 料 电 池,2H2-4e-=4H+,O2+4H+4e-=2H2O,2H2-4e-=4H+,O2+2H2O+4e-=4OH-,2H2+4OH-4e-=4H2O,O2+2

31、H2O+4e-=4OH-,固体燃料电池,2H2-4e-+2O2=2H2O,O2+4e-=2O2,2H2-4e-=4H+,O2+4H+4e-=2H2O,航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用Pt做电极，KOH溶液做电解液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极反应。,氢氧燃料电池,若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应,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，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为_，这一极的电极反应为_；通入氧气的一极为_，电极反应为_

32、，总反应为_。,负极,CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O,正极,O2+4e-+2H2O=4OH-,CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应,问题讨论1:作为一个电池的消费者，你希望使用怎样的电池？假如你是一个电池的研究生产者，你应该开发生产怎样的电池？,电池的危害性,电池中的汞 能造成水俣病,佝偻病等 电池中的铅:能引起人体神经紊乱,肾炎 电池中的镉:能造成肾损伤,骨质疏松,软骨病。,大有发展前景的燃料电池 燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量

33、转化率可达近80%，约为火力发电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的大致情况如下：,可用两个多孔石墨电极（分别含有不同的催化剂）插入作为电解质的30%的KOH水溶液中，氧气和 氢气分别不断通入正极和负极并不断被消耗。两极发生的电化学反应：负极:H2+2OH-2e=2H2O,正极:(1/2)O2+H2O+2e=2OH-总反应为:H2+(1/2)O2=H2O该类型的燃料电池曾在1967年首次被用作阿波罗宇宙飞船的电源。,迅猛发展的绿色

34、环保电池是指近年来研制、开发和已 投入使用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池与镉镍电池有相同的工作电压(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金储氢材料作为 负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其 成为一种绿色环保电池。锂离子蓄电池系由碳作负极，嵌锂的金属氧化物作 正极和有机电解质构成，其工作电压为36伏，因此一个 锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。可充电碱锰电池是在碱性锌锰原电池基础上发展起 来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池 的电流放电特性，而且能充电使用几十次至几百次。太阳能电池利用PN结的光电效应，把太阳光能直接转换成电 能，满足用户需要。这种发电

35、具有无需燃料、无污染、无 噪声、运行简单可靠、减少维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源的地域广泛采用。,绿色电池种种,问题讨论2:作为地球村的一员，无论是电池的研究者，生产商，还是消费者，我们都应承担什么义务？,电池的发展方向,光电池使用方便,特别是近年来 微小型半导体逆变器迅速发展,促使其应用更加快捷.美,日,欧和发展中国家都制定出庞大的 光伏技术发展计划,开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性,降低成本,不断扩大产 业.目前已有80多个国家和地区形成商业化,半商业化生产能力,年均增长达16,市场开拓从 空间转向地面系统应用。,课堂总结1、仅有一个电极材料参与反应的原电池：负极：

36、M-xe=Mx+正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属2、两个电极均参与反应的原电池（如蓄电池，纽扣电池）电极材料：金属为负极，金属化合物为正极,电子得失均由两电极本身发生电极反应需考虑电解质溶液的参与 3、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）两电极材料均为惰性电极负极可燃性气体失电子，正极助燃性气体得 电子电极反应考虑电解质溶液,1、在含有H2S气体的空气中，银器表面易变黑（生成了Ag2S），原因是银发生了（填析氢或吸氧）腐蚀，其电极反应式为：负极 正极，最终在表面生成Ag2S的离子反应方程式为为了除去银器表面Ag2S，可采用如下方法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使银

37、器与铝接触良好过一段时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，请用电极反应式和离子方程式表示上述过程,巩 固 练 习,Al-3e-=Al3+,Ag2S+2e-=2Ag+S2-,2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S,2、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在65下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：负极反应式：2CO+2CO32-=4CO2+4e正极反应式：总反应式：,O2+4e-+2CO2=2CO32-,2CO+O

38、2=2CO2,3.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li+MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（）A、Li是正极，电极反应为Li e-=Li+B、Li是负极，电极反应为Li e-=Li+C、Li是负极，电极反应为MnO2+e-=MnO2 D、Li是负极，电极反应为Li 2e-=Li2+,B,4Al-12e=4Al3+,3O2+6H2O+12e=12OH-,不活泼金属或碳,Cu,2Fe3+2e=2Fe2+,Cu-2e=Cu2+,6、已知：铅蓄电池充电完毕后，电池中硫酸的密度为1，放电完毕后，溶液的密度变为 2。又铅蓄电

39、池充电时的反应：2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2H2SO4法拉第常数：F=96500C/mol写出铅蓄电池使用时所产生的总反应式及两电极上的半反应。已知充放电完毕后，溶液的密度是下列两个数据：1.10g/cm3,相当于含14.35%(质量)的硫酸，1.28g/cm3,相当于含36.87%(质量)的硫酸请指出分别1，2对应于哪一个数据？用什么方法可以确定什么时候该充电什么时候该停止充电？按方程式计算生成及消耗的水和硫酸的质量。计算一个电容量为4.32106C的蓄电池中需加多少硫酸？用久了的铅蓄电池会对环境造成污染，为什么？,充电,练习2、X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X和Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为（）（A）XYZ（B）XZY（C）YXZ（D）YZX,C,练习3：下列装置哪些可以形成原电池?,Zn Cu,Fe C(石墨),Zn Cu,Zn Zn,Fe 陶瓷,Fe Cu,Si C(石墨),稀H2SO4 CuSO4 溶液 稀H2SO4 稀H2SO4 A B C D,Zn Cu,稀H2SO4 CuSO4溶液 酒精 稀H2SO4 E F G H,