1.2.2 化学电源-【帮课堂】2022-2023学年高二化学同步精品讲义（苏教2019选择性必修1）

第2课时 化学电源 目标导航 课程标准 课标解读 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及常见化学电源的构成。 1．从微观角度（电子、离子的转移）的变化，运用化学符号（电极反应式）描述简单物质及其变化。（宏观辨识与微观探析） 2．能从定性与定量结合上收集证据，能通过定性分析和定量计算推出合理的结论。（证据推理与模型认知） 3．深刻认识能量转化在解决能源危机中的重要作用。（科学态度与社会责任） 知识精讲 知识点01 一次电池和二次电池 一、一次电池 1．一次电池的特点 一次电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后不能再使用。 2．常见的一次电池 （1）碱性锌锰干电池 电池反应式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2 负极反应式：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2； 正极反应式：MnO2+2e-+2H2O=2MnO(OH)+2OH-。 （2）银锌纽扣电池： 电池反应式：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag。 负极反应式：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。 正极反应式：Ag2O+2e-+2H2O=2Ag+2OH-。 二、二次电池 1．二次电池的特点 二次电池又称为充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。 2．铅蓄电池 （1）铅蓄电池的放电反应为原电池反应 负极：Pb - 2e- + SO42- = PbSO4 正极：PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ === PbSO4+ 2H2O 电池反应：Pb + PbO2 + 2H2SO4=== 2PbSO4+ 2H2O （2）铅蓄电池的充电反应 阴极：PbSO4 + 2e- ===Pb + SO42- 阳极：PbSO4 - 2e- + 2H2O=== PbO2 + SO42- + 4H+ 总反应：2PbSO4+ 2H2O === Pb + PbO2 + 2H2SO4 （3）铅蓄电池的充、放电原理的化学方程式为：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4+ 2H2O。 3．新型二次电池 （1）新型二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等。 （2）锂离子电池 ①锂离子电池的组成 正极材料多采用磷酸铁锂（LiFePO4）或钴酸锂（LiCoO2）等，一般是具有可供锂离子嵌入或脱嵌结构的化合物； 负极材料大多数是碳素材料，如人工石墨、碳纤维、天然石墨等。 电解质溶液是将锂盐溶解在一定的非水、非质子性的有机溶剂中。 ②锂离子电池的工作原理 负极：LiCoO2-xe-→Li1-xCoO2+xLi+ 正极：6C+xLi++xe-→LixC6 电池反应：LiCoO2+6C===Li1-xCoO2+LixC6 【即学即练1】已知某储氢电池的电池的反应为：H2+2NiOOH=2Ni(OH)2，电解质溶液为KOH溶液，写出该电池的电极反应式。 答案：负极：H2-2e-+2OH-=2H2O 正极：2NiOOH+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH 知识点02 燃料电池 1．燃料电池 （1）概念： 燃料电池是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的化学电池。氢气、甲烷、甲醇、肼（N2H4）、氨等都可以作为燃料。 （2）特点 氧化剂和还原剂在工作时不断从外部输入，同时将电极反应产物不断排出电池。 2．氢氧燃料电池（电解液为KOH溶液） 负极：2H2 - 4e- + 4OH- === 4H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH- 电池反应：2H2+O2===2H2O 3．基础实验——制作简单的燃料电池 （1）实验步骤 ①将石墨棒和玻璃导管插入橡胶塞中，将橡胶塞塞入U形管管口中，检查气密性，标记橡胶塞底部到达的位置； ②取出橡胶塞，往U形管中注入稀硫酸，以接近橡胶塞底部标记的位置为宜； ③塞紧橡胶塞，接通学生电源，当一端玻璃管内的液柱接近溢出时，切断学生电源； ④取出时钟内的干电池，将导线与时钟的正、负极相连，观察时钟指针。 （2）实验现象 ①接通学生电源，两个石墨棒上都有气泡产生，U形管内液面下降，玻璃管液面上升。 ②连接时钟，时钟指针又开始走动。 （3）判断燃料电池中正、负极的方法 接通学生电源时，玻璃管内液柱先接近溢出的电极产生的气体是H2，该电极为燃料电池的负极； 另外一个电极产生的是O2，该电解为燃料电池的正极。 【即学即练2】已知：2H2+O2=2H2O，根据此反应可以设计成氢氧燃料电池，电池的两个电极均为石墨。 （1）若电解质溶液为K2SO4溶液，请写出电极反应式。 （2）若电解质溶液为硫酸溶液，请写出电极反应