1.2.2化学电源（同步课件）-高二化学同步精品课堂（苏教版2019选择性必修第一册）

第二节 化学能与电能的转化 课时2 化学电源 第一章 化学反应与能量变化 授课人： 学习目标 1.证据推理与模型认知：了解常见的一次电池、二次电池、燃料电池的原理，优点及质量优劣的评价。 2.变化观念与平衡思想：掌握新型化学电源的工作原理、电极反应、分析现象及相关计算。 课程导入 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： 一、化学电源概述 普通锌锰电池、碱性锌锰电池、纽扣式银锌电池 又称为充电电池或蓄电池， 铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池。 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，放电后不可再充电。 一次电池 1 放电后可以再充电，可多次重复使用。 二次电池 2 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。 燃料电池 3 特点 一、化学电源概述 二、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 锌锰干电池工作原理 二、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- + - 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、一次电池 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。 三、二次电池 三、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 三、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 铅蓄电池工作原理 三、二次电池 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 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 三、二次电池 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 充电过程 充电时， 铅蓄电池阳极与直流电源正极相连，阴极与直流电源负极相连。 三、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。 三、二次电池 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 镍氢电池 三、二次电池 锂离子电池 放电时：Li＋由石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中； 充电时：Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，得到电子生成Li重新嵌入石墨中 嵌锂石墨(LixC6) 磷酸铁锂(LiFePO4)或钴酸锂(LiCoO2) 电解质溶液： 锂离子的载体，如六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯无水溶液 正极： 负极： 三、二次电池 三、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－