(讲义)专题1 第2单元 基础课时5 化学电源-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1(苏教版2019)

基础课时5　化学电源 1．通过对常见化学电源的分析，建立对原电池放电过程系统认识的思维模型，提高对原电池本质的认识，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。 2．通过增强科技意识，不断研发新型电池，满足人类社会发展的需求，积极回收利用废旧电池，减少其对环境的污染，培养科学态度与社会责任的化学核心素养。 一、化学电源概述 　一次电池 1．化学电源的分类及特点 (1)化学电源的分类。 ①一次电池：也叫作干电池，常见的一次电池有普通锌锰电池、碱性锌锰电池、纽扣式银锌电池。 ②二次电池：又称为充电电池或蓄电池，铅蓄电池是最常见的二次电池。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。 ③燃料电池：氢氧燃料电池 (2)各类电池的特点。 ①一次电池：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。 ②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电，可多次重复使用。 ③燃料电池：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。 【特别提醒】　判断电池优劣的主要标准 ①比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。 ②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。 ③电池可储存时间的长短。 2．一次电池 (1)锌锰干电池。 普通锌锰干电池制作简单、价格便宜，但存在放电时间短、放电后电压下降较快等缺点。碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越，它的比能量[电池单位质量或单位体积所输出电能的多少，单位(W·h)/kg或(W·h)/L]大，能提供较大电流并连续放电。 普通锌锰干电池和碱性锌锰干电池的比较 普通锌锰干电池 碱性锌锰干电池 示意图 构造 负极：锌 正极：石墨棒 电解质溶液：氯化铵和氯化锌 负极反应物：锌粉 正极反应物：二氧化锰 电解质溶液：氢氧化钾 工作 原理 负极：Zn－2e－＋2NH===Zn(NH3)＋2H＋ 正极：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnOOH 总反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 (2)银锌纽扣电池。 ①组成。 ②电极反应和电池反应。 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 电池反应：Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。 二、二次电池 1．铅蓄电池 (1)构造与组成。 (2)工作原理。 放电过程 充电过程 负极：Pb－2e－＋SO===PbSO4(氧化反应) 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO(还原反应) 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O(还原反应) 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===_PbO2＋4H＋＋SO(氧化反应) 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O 总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4 铅蓄电池的充、放电过程：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O (3)铅蓄电池的优缺点。 ①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产生活中应用广泛。 ②缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。 2．锂离子电池 (1)构造与组成。 锂离子电池由正极、负极和电解质溶液三部分组成，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(即可逆嵌脱)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。 (2)工作原理(钴酸锂­石墨锂电池为例)。 电极 电极反应 负极 LixO6－xe－===6C＋xLi＋ 正极 Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 电池反应 LixC6＋Li(1－x)CoO2===LiCoO2＋6C (3)反应过程。 在放电过程中，锂离子从负极脱出，嵌入到正极。在充电过程中，锂离子从正极材料晶格间脱离出来，嵌入到负极材料里。在充放电过程中，锂离子在正、负极间不断地进行可逆嵌脱。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)二次电池的放电过程，负极质量一定减小 (×) (2)可充电电池的充放电过程是可逆反应 (×) (3)锂电池由于Li的性质活泼所以不能用水溶液作电解质 (√) (4)铅蓄电池充电时，正