6.1.3 化学电池 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 课时3 化学电池 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 课堂导入 课堂学习 生活中常见的电池 根据原电池的工作原理，人们研制出很多结构和性能各异的化学电池，以满足不同的用电需要。 生活中常见的电池类型有锌锰干电池、铅酸蓄电池、锂离子电池和燃料电池等，根据其充放电次数的不同，又可以将电池分为一次电池和二次电池(充电电池)。 课堂学习 一次电池 锌锰干电池的构造如图所示，石墨棒作为正极，锌筒作为负极，氯化铵糊作为电解质溶液，你能根据构造描述其工作原理吗？ 一次电池：电池放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，如锌锰干电池。 锌筒作为负极，发生反应为Zn - 2e- = Zn2+，石墨棒作为正极，但被还原的物质为MnO2，随着反应进行，锌和二氧化锰不断被消耗，电池电压不断降低，最终失效，而因为反应不可逆，所以锌锰干电池属于一次电池。 锌锰干电池在使用过程中，锌筒逐渐变薄，内部的糊状电解质会泄露腐蚀电器，可将电解质换为湿的KOH，制成碱性锌锰电池，负极反应为Zn - 2e- +2OH- = Zn(OH)2。 课堂学习 二次电池 二次电池：放电时所进行的氧化还原反应在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电与充电的循环，又称为充电电池。 能量转化： 化学能 电能 放电 充电 常见例子：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 课堂学习 二次电池 铅酸蓄电池经常被用作汽车的电瓶，其结构如右图所示，放电时化学方程式为： Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O 你能根据方程式判断正负极材料并写出对应的电极反应式吗？ Pb失电子，为负极材料，PbO2得电子，为正极材料，电极方程式如下 负极：Pb + SO42- - 2e- = PbSO4； 正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O。 总反应：Pb + PbO2 + 2H2SO4 ⇔ 2PbSO4 + 2H2O 二次电池的总反应属于可逆反应吗？ 不属于，因为反应条件不同。 课堂学习 燃料电池 燃料电池：将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。 燃料电池的优点： 具有清洁、安全、高效等特点； 燃料电池的能量转化率可以达到80%以上； 反应物不储存在电池内部，而是由外设设备提供，供电量易于调节。 应用：在航天、军事、交通等领域均有广阔的应用前景。 如图是氢氧燃料电池的工作原理图，你能判断出电池的正负极，写出总反应方程式和电极反应式吗？ 电解质溶液 负极 正极 酸性(H+) 碱性(OH-) 课堂学习 燃料电池 燃料电池正负极判断相对简单，正极需得电子，化合价降低，因此对应通入氧气的一极，负极需失电子，化合价上升，对应通入燃料的一极。 燃料电池相当于燃料的燃烧，如氢氧燃料电池： 2H2 + O2 = 2H2O 燃料电池的电解质溶液酸碱性并不固定，因此在酸性和碱性条件虽总反应相同，电极方程式却不相同。 电解质溶液 负极 正极 酸性(H+) 2H2 – 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 碱性(OH-) 2H2 – 4e- + 4OH- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 酸性溶液不出现OH-； 碱性溶液不出现H+。 课堂学习 燃料电池 介质 电池总反应：2H2 + O2 = 2H2O   负极 2H2 - 4e- + 2O2- = 2H2O 正极 O2 + 4e- = 2O2-   负极 2H2 - 4e- = 4H+ 正极 O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 课堂学习 原电池电极反应式书写常见错误 1.不能正确判断原电池正负极 混淆正负极：负极上电极材料本身或电极反应物发生氧化反应，对应元素化合价升高，正极上电极反应物发生还原反应，对应元素化合价降低。 易混淆电子流向与电流方向而错判，电子流出的方向与电流方向相反，电子流出的电极是负极。 错误地认为排在金属活动性顺序前面的金属一定是负极，忽视反应本质。 2.电极反应式配平错误 不能根据化合价变化正确计算电子转移的数目。 不满足守恒定律：电极反应式和氧化还原方程式一样，要满足得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒。 课堂学习 原电池电极反应式书写常见错误 将甲烷燃料电池设计为右图所示装置后发现OH-定向移向A电极，则两极电极反应式应如何书写？ 3.电极产物书写错误 忽视变价金属被氧化的价态，如铁片与碳棒用导线连接插入硫酸铜溶液中，错误书写可能为负极：Fe - 3e- = Fe3+，实际上，铁在硫酸铜溶液中只能被铜离子氧化