第4章 第1节 第2课时 化学电源(Word教参)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中化学选择性必修1（人教版2019 双选）

第2课时　化学电源 (一)化学电源 分类 [微拓展] 电化学储能 在电力工业中，发电、输电、配电、用电必须同时完成，但居民用电量存在着高峰与低谷时段，并呈现出明显的季节性。如果能够将发电厂的电能存储起来，需要时再释放，可以有效地降低成本。 判断电 池优劣 的主要标准 ①比能量：即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：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小， 单位W/kg或W/L。 ③电池可储存时间的长短 (二)一次电池(干电池) (三)二次电池 铅酸蓄电池 构造及组成 负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是稀硫酸 放电反应原理 ①负极反应式是Pb＋SO－2e－===PbSO4； ②正极反应式是PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O [微点拨] 二次电池充电时，二次电池的负极连接外电源的负极，二次电池的正极连接外电源的正极。即“负接负，正接正。” 充电反应原理 ①阴极(发生还原反应)反应式是PbSO4＋2e－===Pb＋SO； ②阳极(发生氧化反应)反应式是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO 总反 应式 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O 　锂离子电池 工作原理 ①负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy ②正极：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 ③总反应可表示为LixCy＋Li1－xCoO2===LiCoO2＋Cy 充放电原理 放电时，锂离子由石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中；充电时，锂离子从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间，完成化学能与电能的相互转化 (四)燃料电池 定义 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源 [微提醒] 任何燃料电池中，负极通入燃料发生氧化反应，正极通入O2或其他助燃剂发生还原反应。 氢氧燃料 电池的 工作原理 酸性氢氧燃料电池(电解质为H2SO4) 负极反应：H2－2e－===2H＋，正极反应：O2＋2H＋＋2e－===H2O，总反应：H2＋O2===H2O 碱性氢氧燃料电池(电解质为KOH) 负极反应：2H2＋4OH－－4e－===4H2O， 正极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－， 总反应：2H2＋O2===2H2O 燃料电池的优点 ①它在工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应，生成物不断地被排出，能连续不断地提供电能。 ②能量转换率高，有利于节约能源。 ③排放的废弃物少，绿色环保 ———————[新知探究(一)]—————————————————————— 二次电池的工作原理 ————————————————————————— [情境质疑] 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。 1．写出该电池放电时的负极反应式。 提示：放电时负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2。 2．根据该电池的总反应分析电池工作时，正极附近溶液的pH怎样变化？ 提示：放电时正极附近生成OH－，碱性增强，pH变大。 3．给该电池充电时应该怎样连接电极？ 提示：充电时该电池的正极接外接电源正极，负极接外接电源负极。 [生成认知] 可充电电池充电、放电的原理 (1)可充电电池理解 既能将化学能转化为电能(放电)，又能将电能转化为化学能(充电)的一类特殊电池。需要注意的是充电和放电的反应不互为逆反应。 (2)充、放电时各电极上发生的反应 (3)可充电电池电极反应式的书写 充电时阴极(或阳极)的电极反应式与该电池放电时负极(或正极)的电极反应刚好相反。例如，铅酸蓄电池充电、放电的过程如图所示。 [注意]　书写铅酸蓄电池电极反应式时一定要考虑电解质溶液，放电时两极生成的Pb2＋和电解质溶液中的SO不能共存，Pb2＋与SO结合生成PbSO4沉淀，因此将负极反应式写成Pb－2e－===Pb2＋是错误的，应写成Pb＋SO－2e－===PbSO4。 保暖贴的发热奥秘 保暖贴的主要成分为铁粉、水、食盐、活性炭、蛭石以及吸水性树脂，使用时温度可达65 ℃，并能持续12小时以上。为什么保暖贴有如此优秀的保暖效果呢？原来在保暖贴的内袋中，当空气中的氧气通过微孔透气膜进入后，活性炭成为正极材料，食盐溶于水成为离子导体，氧气与铁粉通过无数个微小的电池发生反应且进行得很快，反应放出的热量很快就将发热袋加热。为了使温度能够保持