4.1.2 化学电源课件2023-2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1

第一节 原电池 第2课时 化学电源 1 学 习 目 标 1.了解一次电池、二次电池、燃料电池的构造及电极反应。 2.能够写出常见简单电池的电极反应。 2 化学与生活 便于携带、易于维护 内阻小 质量小 能量转化效率高 价格便宜、多次使用 体积小 供能稳定、连续工作 寿命长 …… 理想的化学 电源 化学与生活 化 学 电 源 1．概念 化学电源 一次电池 二次电池 燃料电池 碱性锌锰电池 铅酸蓄电池 氢氧燃料电池 锂离子电池 银锌蓄电池 普通锌锰干电池 锌银纽扣电池 2．分类 将化学能变成电能的装置 5 3．优点 (1) 能量转换效率高，供能稳定可靠 (2) 可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组， 使用方便 (3) 方便携带，易维护，可在各种环境下工作 (1)比能量 质量好的电池：质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长 4．判断标准 单位质量或单位体积所能输出电能的多少 单位：(W·h)/kg或(W·h)/L (2)比功率 (3)电池的可储存时间的长短 单位质量或单位体积所能输出功率的多少 单位：W/kg或W/L 化 学 电 源 1．构造 塑料密封圈 ＋ － 锌粉和KOH的混合物 MnO2 金属外壳 碱 性 锌 锰 干 电 池 优点：电流稳定，放电容量大、时间长，不会涨气或漏液 缺点：只能一次使用，不能充电；价格较贵 负极：Zn＋2OH－ －2e－ == Zn(OH)2 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－ == 2MnO(OH)＋2OH－ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O == 2MnO(OH)＋Zn(OH)2 2．工作原理 碱 性 锌 锰 干 电 池 1. 微型银-锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O == 2Ag＋Zn(OH)2，下列说法正确的是（ ） A. 电池工作过程中，KOH溶液浓度降低 B. 电池工作过程中，电解液中OH－向正极迁移 C. 负极发生反应Zn＋2OH－ － 2e－ == Zn(OH)2 D. 正极发生反应Ag2O＋2H＋＋2e－ == 2Ag＋H2O C 学 习反 馈 纽扣式锌银电池 金属外壳 浸了KOH(aq)的隔板 锌负极 Ag2O正极 1．构造 铅 酸 蓄 电 池 (1) 负极： (4) 放电过程中，负极质量增大，电解质溶液pH增大 Pb＋－ 2e－ == PbSO4 PbO2＋4H+＋＋2e－ == PbSO4＋2H2O 2．工作原理 (2) 正极： 放电反应原理 (3) 总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 == 2PbSO4+2H2O 铅 酸 蓄 电 池 (1) 阴极： (4)充电时，正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连 PbSO4 == Pb＋－ 2e－ PbSO4＋2H2O == PbO2＋4H+＋＋2e－ (2) 阳极： 充电反应原理 (3) 总反应：2PbSO4+2H2O == Pb+PbO2+2H2SO4 Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l) 放电 充电 铅 酸 蓄 电 池 2．工作原理 缺点：比能量低，笨重， 废弃电池污染环境 优点：可重复使用，电压稳定， 使用方便，安全可靠，价格低廉 铅 酸 蓄 电 池 锂离子电池 资 料 卡 片 锂离子电池具有质量小、体积小、储存和输出能量大等特点，是多种便携式电子设备和交通工具的常用电池。 一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨，正极材料为钴酸锂，电解质溶液为六氟磷酸锂的碳酸酯溶液，反应原理为： (1) 负极： LixCy － xe－ == xLi+ ＋ Cy Li1-xCoO2＋ xLi+ ＋xe－ == LiCoO2 (2) 正极： (3) 总反应： LixCy ＋ Li1-xCoO2 == LiCoO2 ＋ Cy 14 资 料 卡 片 锂离子电池还可用于大型储能电站，当它正式并网投入运营后，在用电低谷时充电，在用电高峰时放电，可以实现对电能的灵活调节和精确控制。 锂离子电池 思考与讨论 电解水可以得到氢气和氧气，这是电能直接转化为化学能的过程。按照能量转化与守恒的观点推测：氢气与氧气反应由化学能转化为电能的过程也可能实现。这一过程到底能否实现呢？是怎样发生的呢？ 1．构造 燃 料 电 池 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 正极反应 总反应 (1) 连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能 (2) 电极材料本身不参与氧化还原反应 (3) 工作时燃