1.2.2化学电源 课件-2021-2022学年高中化学苏教版（2019）选择性必修一

第二课时 化学电源 第二单元 化学能与电能的转化 一、化学电源的分类 化学电源包括一次电池、二次电池、以及燃料电池等 一次电池：反生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用的电池。 二次电池：放电后可以再充电使活性物质再生，可多次重复使用。 燃料电池：利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，将化学能 直接转化为电能。 包括：普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌纽扣电池等 包括：铅蓄电池、、镍铬电池、锂电池、锂离子电池等 包括：氢氧燃料电池、甲烷、甲醇、肼（N2H4)、氨等 负极：Zn－2e－ + 2NH4+ = [Zn(NH3)2]2+ + 2H＋ 正极：MnO2 + H+ + e － =MnOOH 1.普通锌锰干电池 一、一次电池 总反应为： Zn+2MnO2+2NH4Cl==Zn(NH3)2Cl2 + 2MnOOH 优点：制作简单，价格便宜 缺点：放电时间短，放电后电压下降快 负极 正极 电解质 氯化铵溶液显酸性，会跟锌皮发生反应，使用一段时间后电池会鼓胀，漏液。后来把氯化铵换成了碱性的物质，制成了碱性锌锰干电池 2.碱性锌锰干电池 总反应为： Zn+2MnO2+2H2O==Zn(OH)2+ 2MnOOH 负极 正极 电解质 你能书写该电池的电极反应式吗？ 负极：Zn－2e－ + 2OH － = Zn(OH)2 正极：MnO2 + H2O + e － =MnOOH + OH － 优点：克服了普通锌锰干电池的缺点，比能量大，能提供较大电流并持续放电 3.银锌纽扣电池 总反应为： Zn +Ag2O + H2O == 2Ag + Zn(OH)2 负极：Zn－2e－+ 2OH－==Zn(OH)2 正极：Ag2O + H2O +2e－==2Ag + 2OH－ 负极 正极 电解质 试着书写该电池的电极反应式 优点：电池比能量大，电压稳定，存储时间长，适宜小电流持续放电 ①结构：负极材料是 ，正极材料是 ，电解质溶液是 。 1.铅蓄电池 Pb PbO2 硫酸溶液 三、二次电池 负极: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4 正极: PbO2+4H++SO42- + 2e- = PbSO4 +2H2O ②原理： 放电： 总反应： 充电： PbSO4 =Pb+ SO42- PbSO4 +2H2O = PbO2 + 4H++ SO42- 阴极: 与外接电源负极相连 阳极: 与外接电源正极相连 +2e- -2e- 移电子，换方向 铅蓄电池的充、放电原理可以用下列化学方程式表示： 由铅蓄电池的电池反应可以看出，随着放电反应的进行，硫酸的浓度不断下降，密度不断减小，人们常常根据硫酸密度的大小来判断铅蓄电池是否需要充电。 铅蓄电池性能优良，安全可靠，价格低廉；但是其比能量低、笨重，废弃电池污染环境。 随着信息技术的发展，我们更青睐小型化、高比能量、工作寿命长、不需要特殊维护的二次电池。目前已开发出镍铬电池、镍氢电池、锂电池、锂离子电池。 2019年三位锂离子电池科学家获诺贝尔化学奖 2.锂离子电池 e- 放电过程： 负极: LixC6- xe-=6C+ xLi + 正极: Li（1-x）CoO2+ xe-+ xLi + = LiCoO2 阳极 阴极 e- 充电过程： 阴极: 6C+ xLi + + xe-= LixC6 阳极: LiCoO2 - xe- = Li（1-x）CoO2+ xLi + 三、燃料电池 ①氧化剂与还原剂在工作时不断补充； ②反应产物不断排出； ③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源。 缺点：体积较大、附属设备较多 优点：能量转换率高、清洁、对环境好 种类：氢氧燃料电池、甲烷、烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池…… 1.燃料电池与前几种电池的差别： 2. 燃料电池的规律： ①燃料做负极，助燃剂氧气为正极 ②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。 （1）氢氧燃料电池 原理：根据2H2＋O2===2H2O，使燃料(H2)与氧化剂(O2)分别在两个电极上发生氧化反应和还原反应。 电极材料: Pt或石墨制作的惰性电极 电解质溶液: 分为酸性溶液和碱性溶液 负极：2H2－4e－===4H+ 正极：O2＋4H+＋4e－===2H2O 思考：电池工作一段时间后，上述溶液的pH如何变化？ 氢氧燃料电池结构 当电解质溶液: 硫酸溶液 反应生成水，硫酸溶液酸性减弱，pH变大。 写出正、负极电极反应式： 当电解质溶液: KOH溶液 正