1.2.2 化学电源-2021-2022学年高二化学【步步高】学习笔记（鲁科版2019选择性必修1）鲁琼word

第2课时　化学电源 【课程标准要求】　 1．能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理 2．能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决新型电池的开发问题 3．了解化学电源的分类和常见化学电源的构成 一、化学电源 1.概念 化学电源是将化学能转化为电能的装置。 2．化学电源的分类 化学电源 3．化学电源的回收利用 废旧电池中含有重金属和酸、碱等有害物质，应回收利用，既减少污染，又节约资源。 【微自测】 1．下列描述中，正确的画“√”，错误的画“×” (1)太阳能电池不属于原电池(√) (2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池(×) (3)铅蓄电池属于二次电池(√) (4)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能(×) (5)废电池须进行集中处理的目的是防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染(√) 二、常见的化学电源 1.一次电池(以锌锰干电池为例) 酸性锌锰电池 碱性锌锰电池 基本构造 负极：Zn 负极：Zn 正极：MnO2 正极：MnO2 电解质：NH4Cl和ZnCl2混合液 电解质：KOH 工作原理 负极 反应 Zn－2e－===Zn2＋ Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O 正极 反应 2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3＋H2O 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 总反 应 Zn＋2MnO2＋2NH===Mn2O3＋2NH3＋H2O＋Zn2＋ 2MnO2＋H2O ＋Zn===2MnOOH＋ZnO 性能与 适用范围 优点：制作简单，价格低廉； 缺点：容易发生自放电而导致存放时间段、放电后电压下降较快 优点：比能量和可储存时间比酸性锌锰电池具有较大提高，用于大电流和连续放电 2.二次电池(以铅蓄电池为例) (1)铅蓄电池的构造与组成 (2)工作原理 放电过程 充电过程 负极：Pb－2e－＋SO===PbSO4(氧化反应) 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO(还原反应) 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO 总反应：Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O 总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) (3)铅蓄电池的优缺点 ①优点：可重复使用，电压稳定，使用方便、安全可靠，价格低廉，在生产、生活中应用广泛。 ②缺点：比能量低，笨重、废弃的电池污染环境。 3．燃料电池 (1)燃料电池的特点：燃料电池的正、负极反应物分别是氧化剂和燃料。工作时，将反应物分别不断地输入电池的两极，通过燃料(如氢气)在负极发生氧化反应。氧化剂(如氧气)在正极发生还原反应，实现一个相当于燃烧反应的电池反应，将化学能转化为电能。 (2)碱性氢氧燃料电池 ①基本构造 ②工作原理——碱性氢氧燃料电池 负极反应：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应：2H2＋O2===2H2O ③特点 【微自测】 2．下列描述中，正确的画“√”，错误的画“×” (1)干电池根据电解质的性质又可分为酸性电池、碱性电池、中性电池(√) (2)铅蓄电池应用广泛，主要优点是单位重量的电极材料释放的电能大(×) (3)燃料电池具有能量利用率高、可连续使用和污染轻等优点(√) (4)二次电池的放电过程，负极质量一定减小(×) (5)可充电电池的充放电过程是可逆反应(×) (6)铅蓄电池充电时，正极接直流电源正极，发生还原反应(×) (7)燃料电池中通入燃料的一极为正极(×) (8)燃料电池电极材料本身不参与化学反应(√) 一、可充电电池(二次电池)的反应原理 —————【活动探究】—————— 铅蓄电池的结构 铅蓄电池是一种常见的二次电池。铅蓄电池由两组栅状极板交替排列而成，可放电也可充电，一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳(防止酸液泄漏)。铅蓄电池设有多层电极板，其中正极板上覆盖有棕褐色的PbO2，负极板上覆盖有海绵状的金属Pb，正负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料隔开(防止电极之间发生短路)，两极均浸入稀H2SO4中，如下图所示： 其充放电的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 1．写出铅蓄电池放电时的正、负极反应式。 提示：负极反应式：Pb－2e－＋SO===PbSO4 正极反应式：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O 2．铅蓄电池放电时，正极附近溶液pH怎样变化？ 提示：由正极反应式可知