人教化学选修4第四章 第二节化学电源
人教版化学选修4第四章第二节化学电源课件
⑶电解液中的H+离子向______ 极移动；
四川省蒲江县寿安中学
信任教育
教育信任
作业：查阅资料，收集整理新型电池
石墨烯电池 铁电池
锌碘液流电池
19
石墨棒
钢外套 钢夹套 钢杆 Zn粉和 KOH的 混合物
负极：Zn – 2e- = Zn2+
MnO2
正极：2MnO2+ 2NH4+ +2e- =2MnOOH+2NH3 负极： Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
电池总反应为： Zn+2MnO2+2NH4Cl=2MnOOH+ZnCl2+2NH3
H2SO4 (aq)
活动二：走进电池的微观世界2
• ①放电过程
负极：氧化反应 Pb+SO42--2e-=PbSO4 正极：还原反应 PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O 放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O • ②充电过程
阴极(接电源负极)：还原反应 阳极(接电源正极)：氧化反应
信任教育
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温2、馨科提学家示预：言，书燃写料电电池极将反是应21世式纪应获注得电意力的的重问要题途
1径．。如果一给种定甲的烷是燃图料示电装置池，是先采分用析铂正或、碳负电化极钨，作再电根极据催正化、负剂极，反 应2在．规稀如律果K去⑴O给写HC定电H电的极4解+是反2液总O应反2中+式应2直；K式接O，H通可=入K分纯2析C化此O3反后+3应的H中甲2O的烷氧，化同反时应或向还一原个反电应，
高中化学 人教版选修4 课件：第四章 第二节 化学电源(33张PPT)
总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋ 2H2SO4(aq)。
总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋ 2H2SO4(aq)。 上述充放电反应可写成一个可逆反应方程式：
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3．铅蓄电池的特点 电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉、生产生活 中应用广泛，缺点是比能量低、笨重、废弃电池污染环境
接
要点二
一次电池
胶状 ，不流动，也叫做 一次电池的电解质溶液制成________ 干电池。 1．特点 一次电池不能充电，不能反复使用。 2．常见的一次电池
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种类 特点 基本构造
碱性锌锰电池 负极：①______ 锌 正极：②______ MnO2 电解质：③______ KOH ⑦__________________
－ ＋
－ －
2
2
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2.燃料电池的优点 (1)能量转换率高：燃料电池的能量转换率超过 80%，普通燃烧过 程能量转换率仅 30%多。
小 。 (2)污染________
综合
拓展 电极反应式的书写方法 1．书写要遵循的原则 原电池两电极上分别发生氧化反应或还原反应，因此电极反 应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。
第四章 电化学基础
第二节 化学电源
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1.了解化学电源的优点及在各方面的应用。 2.认识一次电池、二次电池和燃料电池。 3.了解废旧电池对环境的危害，树立环保意识
栏 目 链 接
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要点一
化学电池
化学 能变成________ 电 能的装置。 化学电池是将________ 1．化学电池的分类
人教版高中化学选修4第四章第二节 化学电源 课件(共21张PPT)
剖 析 总 反 应 式
明 确 氧 化 与 还 原
确 定 正 负 极
书 写 电 极 反 应 式
做 加 法 验 证
氧(负);还(正) 总=负+正
原子守恒
电荷守恒
电子守恒
放电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
O2-
H+ H2O
H2O OH-
放电 充电 总反应
放电
充电
负-阴;正-阳
总反应 介质的影响
O2-的转化
两极质量变化
酸性电解质 碱性电解质
总： 2FeO42-+3Zn+8H2O=2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-
• 不习惯读书进修的人，常会自满于现状，觉得没有什么事情需要学习，于是他们不进则退2022年4月13日星期三下午3时59分2秒15:59:0222.4.13 • 读书，永远不恨其晚。晚比永远不读强。2022年4月下午3时59分22.4.1315:59April 13, 2022 • 正确的略读可使人用很少的时间接触大量的文献，并挑选出有意义的部分。2022年4月13日星期三3时59分2秒15:59:0213 April 2022 • 书籍是屹立在时间的汪洋大海中的灯塔。
谢谢观赏
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第四章第二节 化学电源
高中化学选修四 “三导”新授课程系列
干电池
碱性锌锰电池 锌银纽扣电池 铅蓄电池
镉镍电池
氢镍电池 锂离子电池 聚合物锂离子电池 甲烷燃料电池 氢氧燃料电池
左侧用H2O还是 OH-补齐？
原子守恒
电荷守恒
电子守恒
原子守恒
电荷守恒
做加法可用于验证书写正误
做减法可求另一极反应式
人教版化学选修4第四章第二节化学电源课件
正极：3O2 + 6H2O +12e- = 12OH-
总反应：4Al +3O2 + 6H2O=4Al(OH)3
认识二次电池
又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得 再生。
铅蓄电池工作原理
铅蓄电池电极反应
放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 充电 2PbSO4(s)+2H2O(l)
碱性锌锰电池电极反应
电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH) +Zn(OH)2
负极材料 Zn
电解质溶液 KOH
正极材料 MnO2
负极： Zn-2e- +2OH- = Zn(OH)2
正极： 2MnO2+2e-+2H2O=2MnO(OH)+2OH-
海水电池
1991年，我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电池。该电池以取 之不尽的海水为电解液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。这 种海水电池的能量比"干电池"高20～50倍。该新型电池用于航海标志灯 已研制成功，只要把灯放入海水中数秒钟，就会发出耀眼的白光。
负极材料
Pb
电解质溶液
H2SO4
正极材料
PbO2
负极： Pb(s)+ SO42-(aq)-2e- = PbSO4(s)
正极： PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(aq)+2H
认识燃料电池
课堂实验
供气管
实验步骤： 1、观察仪器，连接装置。 2、在制氢瓶中倒入稀硫酸。 3、将导气管连接电池供气管，观察电压计、电流计指针的 变化。
人教版高中化学选修四课件4.2化学电源
书写电极反应式应注意以下几点：
1．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总 反应，总反应减去一存在O2-：在酸性溶液中它与H＋结合 成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。
1、氢氧燃料电池两类型：
(1)酸性电解质时：
负极反应式：2H2－4e－===4H＋； 正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 (2)碱性电解质时： 负极反应式：2H2＋4OH－－4e－===4H2O； 正极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 返回
返回
练习、氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使 用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃 料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。 请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃 料电池中a极的电极反应式：
--8e-=CO 2-+7H O CH +10 OH 4 3 2 ________________________
2、碱性锌锰电池：(-) Zn│KOH│MnO2 (+)
碱性电池
碱性锌锰电池构造示意图
3、锌银电池—纽扣电池
(-) Zn│KOH│Ag2O(+)
负极(Zn)：Zn +2OH- -2e- =ZnO+H2O 正极(Ag2O)：Ag2O + H2O+ 2e- = 2Ag+2OH-
电池总反应：Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag
铅蓄电池的充放电过程：
充电 放电
2PbSO4(s)+2H2O(l)
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
三、燃料电池
1、氢氧燃料电池 ① (-) Pt│H2│H+│O2│Pt (+) 负极(Pt)：2H2-4e-=4H+ 正极(Pt)：O2+4H++4e-=2H2O 电池总反应：2H2+O2=2H2O ②(-) Pt│H2│OH-│O2│Pt (+) 负极(Pt)：2H2- 4e- + 4OH- = 4H2O 正极(Pt)：O2+ 2H2O + 4e- = 4OH电池总反应：2H2+O2=2H2O
化学选修四第四章第二节 化学电源
第二节化学电源路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。
屈原《离骚》原创不容易，【关注】店铺，不迷路！1、定义：化学电源是将化学能变成电能的装置。
包括一次电源、二次电源和燃料电池等几大类。
2、一次电池：（1）碱性锌锰干电池：负极材料：Zn电极反应：Zn＋2OnO2电极反应：2MnO2＋2nOOnO2＋2nOOH＋Zn(OH)2（2）银锌纽扣电池：负极材料：Zn电极反应：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2正极材料：Ag2O电极反应：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag3、二次电池（1）铅蓄电池：负极材料：Pb，正极材料：电解质溶液为30%H2SO4溶液○1放电时的反应：4===PbSO4负极反应：Pb－2e－＋SO2－4＋4H＋===PbSO4＋2H2O正极反应：PbO2＋2e－＋SO2－总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O○2充电时的反应：4阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4（2）锂电池：负极材料：锂，正极材料：石墨，电解质：LiAlCl4、SOCl2，放电时的反应：负极反应：8Li－8e－===8Li＋3＋2S＋6Cl－正极反应：3SOCl2＋8e－===SO2－总反应：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S4、燃料电池：(1)氢氧燃料电池①氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。
②燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由外部供给(2)铝—空气—海电池：负极材料：铝片，正极材料：铂片，电解质溶液：海水，负极反应：4Al－12e－===4Al3＋正极反应：3O2＋12e－＋6n2O4===Li2Mn2O4。
②写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)。
人教版高中化学选修四第四章第二节知识点
第二节 化学电源 一、化学电池（利用原电池原理，将化学能转化为电能的装置。
）
二、常用电池
1
2.
1液，电池总反应式为Zn ＋MnO 2＋H 2O===ZnO ＋Mn(OH)2下列说法中，错误的是( C )
A ．电池工作时，锌失去电子
B ．电池正极的电极反应式为MnO 2＋2H 2O ＋2e －===Mn(OH)2＋2OH －
C ．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D ．外电路中每通过0.2 mol 电子，锌的质量理论上减少6.5 g
2．铅蓄电池发生的反应是PbO 2＋Pb ＋2H 2SO 4 2PbSO 4＋2H 2O 下列对铅蓄电池的说法错误的是( A )
A ．需要定期补充硫酸
B ．工作时铅是负极，PbO 2是正极
C ．工作时负极上发生的反应是Pb －2e －＋SO 2－4===PbSO 4
D ．工作时电解质的密度减小
3．有位科学家说：“甲烷是21世纪的新燃料。
”甲烷作为燃料的用途之一就是用于制作燃料电池。
有科技工作者制造了一种甲烷燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入甲烷，电解质是掺杂了Y 2O 3
的ZrO 2晶体，它在高温下能传导O 2－。
以下判断错误的是( D )
A ．电池正极发生的反应：O 2＋4e －===2O 2－
B ．电池负极发生的反应：CH 4＋4O 2－－8e －===CO 2＋2H 2O
C ．固体电解质里的O 2－的移动方向：由正极流向负极
D ．向外电路释放电子的电极：正极(即电子由正极流向负极)
放电
充电。
选修四第四章 第二节 化学电源
第四章 第二节 化学电源一、化学电源：化学电池是将________能变成_____能的装置,它包括_____电池,____电池和_____电池等几类。
1．一次电池（1）碱性锌锰电池，电解质是KOH ，其电极反应：负极（Zn ）：正极（MnO 2）：总反应：（2）银锌钮扣电池（2）锌银电池的负极是Zn ，正极是Ag 2O ，电解质是KOH ，其电极总反应如下：Zn ＋Ag 2O ＋H 2O = Zn (OH )2＋2Ag负极：Zn ＋2OH -－2e - ＝Zn (OH )2正极：Ag 2O ＋H 2O ＋2e - ＝2Ag ＋2OH -银锌电池跟铅蓄电池一样，在使用(放电)一段时间后就要充电，充电过程表示如下： 阳极：2Ag ＋2OH -－2e - ＝Ag 2O ＋H 2O阴极：Zn (OH )2＋2e - ＝Zn ＋2OH -总反应式：Zn ＋Ag 2O ＋H 2Zn (OH )2＋2Ag （3）锂离子电池：(5) 锂电池（非水有机溶剂电解液）负极：2Li-2e -=2Li +，正极：I 2+2e -=2I -， 总反应：2Li+I 2=2LiI2．二次电池：（1）铅蓄电池放电，电极反应为：负极：Pb ＋SO 42-－2e -＝PbSO 4↓ 正极：PbO 2＋4H +＋SO 42-＋2e -＝PbSO 4↓＋2H 2O 充电，其电极反应为：阳极：PbSO 4＋2H 2O －2e - ＝PbO 2＋4H +＋SO 42- 阴极：PbSO 4＋2e -＝Pb ＋SO 42- 蓄电池放电和充电的总反应式：PbO 2＋Pb ＋2H 2SO 44↓＋2H 2O3.燃料电池：燃料电池燃料电池是一种持续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。
它与一般的化学电源不同，一般化学电池的活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量，而燃料电池的电极本身不包括活性物质，只是一个催化转化元件。
如：氢氧燃料电池。
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固体燃料电池
介质
电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
负 极
2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O
正 极
O2 + 4e-= 2O2－
负 极
2H2 - 4e- = 4H+
正
极 O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
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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、 H2 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。
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
4
知识点2：各类电池
锂电池 叠层电池
干电池
各 类 电 池
纽扣电池 5
空气电池
小型高性能燃料电池
6
一、 一次电池
1、干电池(普通锌锰电池）
干电池用锌制桶形外壳作 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 液填，充还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：
请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？
MnO2
8
碱性锌-锰干电池
电池反应：
Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 ［思考］该电池的正负极材料和电解质．
负极：——Zn
Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极：——MnO2
2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH电解质：KOH
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：
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氢氧燃料电池
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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
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燃料电池
（-）Ni（多孔） KOH（溶液） NiO2 (+） 优点：能量转化率高，可持续使
14
①充电过程 接电源负极
阴极：PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42-
还原反应3;2H2O -2e- = PbO2(s) + H+ 氧化反应 + SO42-
充电过程总反应：
2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4
铅蓄电池的充放电过程：
放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 充电 2PbSO4(s)+2H2O(l)15
3)优缺点简析
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
➢其它二次电池
镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂 离子蓄电池……
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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, 市场开 • 拓从 空间转向地 • 面系统应用。
总反应—Z—n+2—Mn—O2—+ —2NH—4C—l =—Z—nCl—2+—Mn—2O—3+2—NH3+H2O
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？ __锌_筒__变__软__，__电_池__表__面__变__得_不__平__整____我们在
使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，
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课堂总结
1、仅有一个电极材料参与反应的原电池： 负极：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）
①电极材料：金属为负极，金属化合物为正极．
33
②电子得失均由两电极本身发生． ③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） ①两电极材料均为惰性电极． ②负极－可燃性气体失电子，正极－助燃性气体得
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。 ③易维护，可在各种环境下工作。
4)电池优劣的判断标准:
①比能量 ［符号(W·h/kg)，(W·h/L)］
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用途广泛的电池
用于“神六”的太阳能电 池
笔记本电脑专用电池 手机专用电池
摄
池各
像
式
机
各
专
样
用
的
电
纽
池
扣
电
30
绿色电池种种
迅猛发展的绿色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 P—N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。
第四章 电化学基础
第二节 化学电源
［ 道学电与池问的］其它在应日用常吗生？活和学习中，你碱 铅 电用性 蓄 池过锌 电 、哪锰 池 锂些电 、 离电池 镉 子、镍电池锌电池，银池等你电、。知池氢、镍
化学电池
将化学能转换成电能的装置
广泛应用于通讯、交通、文 化、办公及家用电子产品。 高科技、军事、生产行业也 有特殊应用。
10
2、迷你型电池
HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S） Ag2O（S）+Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S）
优点：电压高、稳定，低污染。 用途：手表、相机、心率调节器
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3、锂电池
锂电池：（-）Li（S） LiI（晶片） I2(+） 锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S 负极： 8Li-8e-=8Li+ ；正极： 3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S。
正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
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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： 放电
NiO2+Cd+2H2O 充电 写出电极反应式。
Ni(OH)2+ Cd(OH)2
特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。19
镍—镉可充电电池可发生如下反应：
写出电极反应式。
17
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：
充电
2Ag+Zn(OH)2 放电 Ag2O+Zn+H2O 此电池放电时，负极上发生反应的物质是（D） A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
电极反应：
负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
16
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。
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： 2Ag+Zn(OH)充放2 电电 Zn+Ag2O+H2O
Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O
请写出各电极的电极反应。
7
练：写出锌锰干电池的电极反应和总化学反 应方程式。
负极————Zn—-2—e—-=Z—n—2+——————— 2NH4++2e-=2NH3+H2 ， H2 +2MnO2=Mn2O3+H2O
正极————————————————
充电
Cd(OH)2+2Ni(OH)2 放电 Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知，该电池的负极材料是（ A ）
A. Cd B. NiO(OH) C. Cd(OH)2 D. Ni(OH)2
电极反应：
负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-
28
书写电极反应式应注意以下几点：