【新教材精创】1.2.2 化学电源 课件-鲁科版高中化学选择性必修1（共22张PPT）

第2节　化学能转化为电能——电池 第二课时 化学电源 1 生活中的化学电源 化学电源:将化学能转化为电能的装置 2 化学电源的分类 化学 电源 一次电池 可充电电池 燃料电池 只能放电不能充电 可反复充放电 氢氧燃料电池 铅蓄电池 锌锰干电池 能量利用率高，无污染 3 1.锌锰干电池 负极：锌筒 酸性 锌锰干电池 — + 电池材料 工作原理 特点 正极：石墨 电解质溶液：氯化铵和氯化锌 负极： 正极： Zn + 2OH- -2e- =Zn(OH)2 2MnO2+2 +2e-=2NH3+H2O+Mn2O3 优点： 不足： 制作简单，价格低廉 易发生自放电，存放时间短，电压下降快 4 碱性 锌锰干电池 负极：锌 电池材料 工作原理 特点 正极：石墨 电解质溶液：氢氧化钾 单位质量输出的电能多、贮存时间长 Zn+2OH--2e-==ZnO+H2O 2MnO2+2H2O+2e-==2MnOOH+2OH- 负极： 正极： 总反应： Zn+2MnO2+H2O==ZnO+2MnOOH 5 2.铅蓄电池 特点 Pb+ SO42- -2e- =PbSO4 PbO2+ 4H++SO42- +2e- =2PbSO4 +2H2O 负极：Pb 电池材料 工作原理 正极：PO2 电解质溶液：H2SO4 负极： 正极： 优点： 不足： 总反应： 单位质量电池释放的电能少 性能优良、造价低，可多次充放电 Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 放电 充电 特点 电池材料 工作原理 6 其他常见可充电电池 7 3.燃料电池 特点 电极反应物： 工作原理 负极——燃料 正极——氧化剂（氧气） 负极——燃料发生氧化反应 正极——氧化剂发生还原反应 电池反应——相当于燃烧反应 能量利用率高，反应物可不断输入两极 离子导体： 酸、碱、盐电解质溶液，熔融碳酸盐，固体电解质，质子交换膜等 8 活动探究 制作一个简单的燃料电池 实验目的 利用所给试剂和仪器设计装置并进行实验，通过该装置将下列反应产生的化学能转化为电能。 实验用品 KOH溶液，稀硫酸，K2SO4溶液、石墨棒、U形管、橡胶塞、导线、电流表、电源。 2H2+O2=2H2O 9 思考： 1.设计电池的基本思路是什么？ 2.氢氧燃料电池中，正负极反应物是什么？如何获得这些反应物？ 3.哪些物质可以用作氢氧燃料电池的电极材料？哪些物质可以用作氢氧燃料电池的离子导体？ 分析电池反应化合价变化 确定正负极反应物 确定电极材料 确定离子导体 正极反应物氧气 负极反应物氢气 电解水 石墨 KOH溶液，稀硫酸，K2SO4 10 实验方案的设计与实施 设计目标 设计思路及依据 实验装置 实验现象 选择实验用品 选择实验用品目的 获得氢气 和氧气 制作氢氧 燃料电池 稀硫酸(或K2SO4溶液)、石墨棒、U形管、橡胶塞、导线、电源 稀硫酸(或K2SO4溶液)作离子导体增强导电性； 石墨棒做电极；U形管、橡胶塞电解反应装置； 导线做电子导体；电源提供电能。 稀硫酸(或KOH溶液)、石墨棒、U形管、橡胶塞、导线、电流表 稀硫酸(或KOH溶液)作离子导体； 石墨棒做电极材料；U形管、橡胶塞电池反应装置；导线做电子导体；电流表检测电流。 石墨棒周围有气泡产生 电流表指针偏转 11 讨论： 1.尝试分析你设计你设计的氢氧燃料电池的工作原理，写出电极反应式。 2.若选择不同的电解质溶液（离子导体），对于电极反应式有哪些应影响？ 3.你认为还可以从哪些方面来改进所设计的原电池？ 12 燃料电池工作原理 13 负极： 正极： 电池反应： 2H2＋O2=2H2O 2H2－4e-==4H+ O2+4e-＋4H+==2H2O 负极： 正极： 电池反应： 2H2＋O2=2H2O 2H2+4OH-－4e-==4H2O O2+ 2H2O+4e-==4OH- 电极反应和电池反应 酸性氢氧燃料电池（离子导体稀H2SO4）： 碱性氢氧燃料电池（离子导体KOH溶液）： 14 氢氧燃料电池优点 思考 酸性和碱性氢氧燃料电池中，反应进行一段时间后电解质溶液的pH分别如何变化？ 碱性氢氧燃料电池中pH变小， 酸性氢氧燃料电池中pH变大。 氢氧燃料电池的产物只有水，不产生污染，能量利用率高，可连续使用。 15 迁移应用 1.现有H2、O2构成的燃料电池，KOH作电解质溶液，则负极应通入 气,正极通入 气，电极反应为: ， 。 2.如把KOH改为H2SO4作电解质，则电极反应为：