1.2.2化学能与电能的转化（第2课时 化学电源）（课件+教案）-2022-2023学年高二化学同步精品课堂（苏教版2019选择性必修1）

专题一第二单元 化学能与电能的转化 02 化学电源 1 卫星电源 飞机电源 电动汽车电源 笔记本电源 手机电源 手表电源 常见的化学电源 理想的化学电源的特点： 便于携带 内阻小 质量小 反复使用 单位质量或单位体积输出的能量多 价格便宜 体积小 连续工作 寿命长 如何实现？ …… 化学电源 3 化学电源 结构简单 一次电池 反复使用 二次电池 连续工作 燃料电池 新型电池 化学电源按其反应原理分类： 4 一次电池 一、一次电池 碱性干电池 银锌电池 又叫干电池 一次电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用。使用最广泛的一次电池是干电池，如普通锌锰干电池、碱性锌锰电池等。 5 一次电池 普通锌锰干电池的构造示意图 碱性锌锰电池的构造示意图 负极 正极 电解质溶液 负极 正极 电解质溶液 6 一次电池 碱性锌锰干电池总反应式： Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 负极： 正极： Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 正极 金属 外壳 离子型导电隔膜 Zn粉 KOH 混合物 负极 铜针 MnO2 KOH 混合物 e- + - 一次电池 纽扣式银锌电池的构造示意图 Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 负极 正极 电解质溶液 总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag 负极： 正极： Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 二次电池 二、二次电池 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，因此二次电池可以多次重复使用。铅蓄电池是最常见的二次电池。 9 二次电池 铅酸蓄电池的构造示意图 铅蓄电池优点 电压稳定 使用方便 安全可靠 价格低廉 稀硫酸 10 二次电池 铅蓄电池的电极反应物(Pb、PbO2)和放电后的产物(PbSO4)均以固体形式附着在电极材料表面。 目的：使电极反应物和产物富集在电极材料表面，充、放电时可以循环转化，实现电池重复使用。 Pb PbSO4 PbO2 PbSO4 放 电 充 电 负极 正极 放 电 充 电 11 铅蓄电池 负极： 正极： Pb+SO4 2--2e-=PbSO4 Pb PbO2 硫酸溶液 电解质： PbO2+SO42-+4H++2e- =PbSO4+ 2H2O 总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O 二次电池 放电过程中， 负极质量的变化是 ，电解质溶液pH的变化是 。 放电过程 增大 增大 铅蓄电池 阴极(发生还原反应)： 阳极(发生氧化反应) PbSO4＋2e－===Pb＋SO42- PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO42- 总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O 二次电池 充电过程 充电时， 铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。 二次电池 随着信息技术的发展，为了适应移动通信、便携式电脑和各种电子产品等的广泛使用，科研工作者不断研制出小型化、高比能量、工作寿命长、不需要特殊维护的二次电池。目前已开发出镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等新型二次电池。 14 镍氢电池 放电过程 负极： 正极： MH-e- +OH-=M+H2O MH NiO(OH) KOH溶液 电解质： NiO(OH)+e- =NiO+OH- 总反应： NiO(OH)+MH NiO +M+H2O 二次电池 二次电池 锂离子电池的工作原理示意图 电池总反应：LixC6＋Li(1-x)CoO2=LiCoO2＋6C 以钴酸锂-石墨锂电池为例 负极： Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2 LixC6－xe－=6C＋xLi＋ 正极： 16 燃料电池应用领域 燃料电池 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。燃料电池的氧化剂和还原剂不是储藏在电池内部，而是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，因此燃料电池能连续不断地提供电能。 2022北京冬奥会氢能源用车 18 燃料电池 氢氧燃料电池（碱性介质） 负极：氢气 正极： 氧气 电解质溶液：氢氧化钾溶液 电池总反应： 2H2 + O2 = H2O 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 碱性溶液电极反应式不能出现H＋ 19 2H2 - 4e- === 4H+ O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O 燃料电池 氢氧燃料电池（酸性介质