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第二单元第二单元 化学能与电能的转化化学能与电能的转化常见的化学电源常见的化学电源1了解化学电源的种类及工作原理，认识化学能转化为电能的实际意义。2了解常见的一次电池、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。用途广泛的电池用途广泛的电池笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池手机专用电池手机专用电池摄像机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电各式各样的纽扣电池池用于汽车的铅蓄电池用于汽车的铅蓄电池一、分类一、分类: :一次电池又称不可充电电池一次电池又称不可充电电池干电池干电池二次电池又称充电电池二次电池又称充电电池蓄电池蓄电池燃料电池燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池常见的化学电源常见的化学电源银银锌锌钮扣电池钮扣电池正极：正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH负极：负极：Zn +2OH-2e- =Zn(OH)2总反应：总反应：Zn+Ag2O + H2O = Zn(OH)2 +2Ag二、一次电池二、一次电池电极材料：电极材料：氧化银加石墨氧化银加石墨金属锌金属锌电解质溶液：电解质溶液：强碱氢氧化钾强碱氢氧化钾。 试着写出电极反应式 价格昂贵，使用价格昂贵，使用寿命较短寿命较短 。一次电池一次电池普通干电池普通干电池电极材料：锌粉、铜钉、 MnO2、C电解质溶液：KOH溶液电极总反应式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2负极：负极：正极：正极：使用方便、性能优良，贮存期长 。多数只能一次使用，不多数只能一次使用，不能充电；价格较贵。能充电；价格较贵。原电池电极方程式的书写原电池电极方程式的书写1、写出总化学反应方程式（离子反应改写成、写出总化学反应方程式（离子反应改写成离子方程式）离子方程式）2、分析氧化还原反应中的氧化剂，还原剂，、分析氧化还原反应中的氧化剂，还原剂，进而分析正负极。进而分析正负极。3、写出较简单一极的电极反应式、写出较简单一极的电极反应式4、总反应式、总反应式较简单一极的电极反应式较简单一极的电极反应式=另另一极的反应式一极的反应式二次电池二次电池铅蓄电池铅蓄电池 电极材料：用填满海绵状铅的铅板，填满二氧化铅的铅板。其中活性物质是二氧化铅(PbO2)，呈深棕色；海绵状纯铅(Pb)，呈青灰色。 电解质溶液：并用1.28的稀硫酸作电解质。Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 请思考电极反应式？Pb + SO42- -2e- =PbSO4 正极：正极：PbO2 + 4H+SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应负极：负极：铅蓄电池充电的反应则是上述反应的铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程逆过程铅蓄电池铅蓄电池负极负极正极正极Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 思考：放电过程中，溶液的PH值如何变化？缺点：缺点：比能量低、废弃电池污染环境比能量低、废弃电池污染环境优点：优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉价格低廉其它二次电池其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池、锂镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池、锂离子电池离子电池铅蓄电池铅蓄电池燃料电池燃料电池燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的氧化还原反应，将化学能直接转换成氧化还原反应，将化学能直接转换成电能的化学电源。（氢气、电能的化学电源。（氢气、甲烷、肼、甲烷、肼、甲醇、氨等燃料电池甲醇、氨等燃料电池） 氢氧燃料电池氢氧燃料电池 负极负极: 2H2-4e-+4OH-=4H2O正极正极: O2+2H2O+4e-=4OH-总反应总反应: 2H2+O2=2H2O电解质溶液：电解质溶液：KOH溶液溶液燃料做负极，助燃剂氧气为正极燃料做负极，助燃剂氧气为正极 若把氢氧化钾换成若把氢氧化钾换成硫酸硫酸,电极反应式电极反应式又该如何呢？又该如何呢？ 酸性电解质酸性电解质： 负极：负极： 2H2-4e-=4H+ 正极：正极： O2+4H+4e-=2H2O 总反应：总反应：2H2+O2=2H2O 若将上述电池的电解液换成电解液换成一种特殊的固体电解质固体电解质固体氧化锆氧化钇 ，O2-可以在其中自由移动并通过。请写出电池的电极反应式和总反应式。 负极负极： 2H2-4e-+2O2-=2H2O 正极正极： O2+4e-=2O2- 总反应总反应：2H2+O2=2H2O思考：对比思考：对比三幅图，从三幅图，从图中能看出图中能看出介质吗？介质吗？怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？书写步骤：书写步骤：1、写出燃烧反应；、写出燃烧反应；2、根据电解液改写燃料电池总反应；、根据电解液改写燃料电池总反应；3、写出正极的电极反应式、写出正极的电极反应式(一般较简单一般较简单); 正极反应一般为：正极反应一般为：酸性介质酸性介质 O2+4H+4e=2H2O 碱性介质碱性介质 O2+2H2O+4e=4OH 4、由燃料电池总反应减去正极的电极反应式、由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极的电极反应式。得负极的电极反应式。其它常见化学电源的电极反应式也可据此写出其它常见化学电源的电极反应式也可据此写出 若将上述燃料电池中的燃料换成甲甲烷烷，电解质是稀硫酸。请写出电极反应式和总反应式。总反应式总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2O正极正极：2O2+8e-+8H+=4H2O负极负极：CH4-8e-+ 2H2O =CO2+ 8H+ 氧化剂与还原剂在工作时不断补充；氧化剂与还原剂在工作时不断补充； 反应产物不断排出；反应产物不断排出； 能量转化率高能量转化率高(超过超过80%)，普通的只有，普通的只有30%，有利于节约能源。有利于节约能源。 缺点：缺点：体积较大、附属设备较多体积较大、附属设备较多 优点：优点：能量转换率高、清洁、对环境好能量转换率高、清洁、对环境好 其它燃料电池：其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池池燃料电池与前几种电池的差别：燃料电池与前几种电池的差别：三三、书写电极反应注意的问题、书写电极反应注意的问题 a.电极反应是一种离子反应，改写成离子方程式。电极反应是一种离子反应，改写成离子方程式。b.负极失电子所得氧化产物、正极得电子所得还原产负极失电子所得氧化产物、正极得电子所得还原产物，与电解质溶液有关（如物，与电解质溶液有关（如+4价的价的C在酸性溶液中以在酸性溶液中以CO2形式存在、在碱性溶液中以形式存在、在碱性溶液中以CO32-形式存在）。形式存在）。c.溶液中不存在溶液中不存在O2-在酸性溶液中它在酸性溶液中它H与结合成与结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与、在碱性或中性溶液中它与H2O结合成结合成OH-。d.两极反应相加得到总反应，总反应减去负极反应得两极反应相加得到总反应，总反应减去负极反应得到正极反应、总反应减去正极反应得到负极反应。到正极反应、总反应减去正极反应得到负极反应。e.对于可逆电池反应，要弄清楚充电和放电的方向，对于可逆电池反应，要弄清楚充电和放电的方向，放电过程体现原电池原理，充电过程体现电解池原理。放电过程体现原电池原理，充电过程体现电解池原理。 废旧电池中含有汞、镉、铬、铅等大量毒性很强的重金属，随处丢弃会给土壤、水源等环境造成严重的污染，并通过食物链给人体健康造成威胁和危害。另一方面，废旧电池中的有色金属是宝贵的自然资源，如果能回收再利用这些废旧电池，不仅可以减少对我们生存环境的破坏，而且也是对资源的节约。电池能否随意丢弃？如不能，回收废旧电池的意义是什么？ 若将上述甲烷燃料电池的电解质换成稀氢氧化钾呢。请写出电极反应式和总反应式。总反应式总反应式：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O正极正极：2O2+8e-+4H2O=8OH-负极负极：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O