6.1.3化学电源与电极反应式的书写 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 化学反应与能量变化 人教版高中化学必修第二册 第一节第三课时 化学电源 2 1.了解一次电池、二次电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。 2.了解电池的优缺点和研制新型电池的重要性，形成保护环境的意识。 3.能正确书写简单化学电源的电极反应式。 电极反应式的书写 本节重难点 BEN JIE ZHONG NAN DIAN 3 负极：电子流出的电极、价升高发生氧化反应 正极：电子流入的电极、价降低发生还原反应 电子方向： 离子方向： 电极反应式： 负极→导线→正极 （电子不下水） 阳离子（正电荷）→正极 阴离子（负电荷）→负极 （正向正，负向负） 负极：Zn - 2e- = Zn2+ 正极：2H+ + 2e- = H2↑ 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 外电路 内电路 温 故 知 新 原电池的工作原理 4 化学电源 根据原电池原理，人们研制出很多结构和功能各异的化学电池，以满足不同的用电需要。 5 化学电源的分类 6 一、一 次 电 池 锌银电池 锂锰电池 碱性锌锰电池 一次电池放电后不可再充电 一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池 7 优点：制作简单，便于携带，价格便宜； 缺点：放电时间短，电压下降快；容易漏液（锌外壳变薄）糊状NH4Cl显酸性） 总反应 Zn+2MnO2 + 2NH4+ =Zn2++Mn2O3+2NH3↑+H2O 负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极： +2e-+2MnO2=2NH3 ↑+Mn2O3+H2O 0 +4 +2 +3 普通锌锰电池 Zn—MnO2 —NH4Cl 8 二、二次电池（充电电池） 充电电池又称二次电池，放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。 铅酸蓄电池 镍氢电池 锂离子电池 9 电池总反应： Pb＋PbO2＋4H+ +2SO42- 2PbSO4＋2H2O 负极：Pb + – 2e- =PbSO4 正极：PbO2 +4H+ + +2e- =PbSO4 +2H2O 30%稀硫酸 +4 0 +2 1、铅酸蓄电池 Pb—PbO2—H2SO4 转移电子2mol，消耗 molH2SO4，负极质量 、 g，正极质量 、 g； molH+移向 极， molSO42--移向 极；工作时电解质的浓度 ，密度 ；； 2 增大 96 增大 2 64 正 1 负 减小 减小 10 镉有致癌作用，有被镍氢电池取代的趋势 镍 镉 电 池 电极反应(KOH为电解液)： 用途： 2NiO(OH) + 2H2O + Cd 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放电 充电 广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等 H2+NiO(OH)2 Ni(OH)2+H2O 放电 充电 Cd—NiO(OH)——KOH 2、镍镉电池 11 C 1. 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为： Zn(s)+2MnO2(s) +H2O(l)===Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。下列说法错误的是　(　　) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极反应为：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-===Mn2O3(s) +2OH-(aq) C．电池工作时，负极附近溶液碱性增强 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g 三、化学电源原理的应用 12 2. 银锌电池用途广泛，可用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn +H2O，此电池放电时负极上发生反应的物质是(　　) D A．Ag　　　　　　　　 B．Zn(OH)2 C．Ag2O　　　　　　　 D．Zn 三、化学电源原理的应用 13 3. 锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2===6LiCl+Li2SO3+2S 负极： ； 正极： 。 8Li-8e-===8Li+ 3SOCl2+8e- === 6Cl-++2S 三、化学电源原理的应用 14 一种连续地将燃料与氧化剂（常为O2）的化学能直接转化为电能的化学电池。 1高效、环保 2.能量转化率高(超过80%)，有利于节约能源 3.两电极可为同种材料 电极不参与反应，只起导电作用 4.燃料不能储存（体积较大、附属设备较多） 质子交换膜 O2 H2/ CH4 / CH3OH 负极 正极 四、发展中的燃料电池 15 O2------(正) --化合价降低--得电子----还原反应-----阳离子移向 燃料---(负) --化合价升高--失电子----氧化反应-----阴离子移向 ①总反应： 燃烧方程(不写燃烧条件，没有燃烧现象) ②正极(O2)： 酸性: O2+4H++4e- = 2H2O 碱性/中性: O2＋4e-+2H2O = 4OH- O2--4e- ③负极(燃料)： [注意：必要时乘系数；移项，除e-外前面不可为”-”] 无OH-- 无H+ 1.原理 2.燃料电池电极反应式的书写方法 四、发展中的燃料电池 16 H2SO4(aq) H2 O2 — + 负极：2H2 - 4e- = 4H+ 正极：O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O 总反应：2H2 + O2 = 2H2O 酸性: 氢氧燃料电池 NaOH(aq) H2 O2 — + 碱性: 负极：2H2 - 4e- +4OH-= 4H2O 正极：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- 总反应：2H2 + O2 = 2H2O 17 用于“神六”的太阳能电池 微型混合燃料电池 摄像机专用电池 笔记本电脑专用电池 18 1. 以氢气、甲烷、乙醇为例，为汽车选择燃料： (1)比较相同质量的燃料燃烧时放出热量的多少，并结合燃料的物质状态分析其优劣 已知： (2)从来源、环保等其他角度分析不同燃料的优劣 2. 你最终选择了哪种燃料和能量转化方式？在选择时重点考虑了哪些因素？ 3. 通过了解车用能源的发展过程，你得到什么启示？ 2H2(g) ＋ O2(g) === 2H2O(l) ΔH＝ － 5571.6kJ/mol CH4 (g) ＋2O2 (g) === CO2 (g) ＋2H2O (l) ΔH＝－890.3kJ/mol C2H5OH(l) ＋ 3O2 (g) === 2CO2(g) ＋ 3H2O(l) ΔH＝－1366.8kJ·mol－1 19 镍氢电池商业化生产 锂离子电池商品化 世界 中国 第一个电池 无 批量生产干电池 发明可充电铅酸电池 无 无 生产干电池和铅蓄电池 生产可充电铁镍电池 生产碱性电池 开始研究碱性电池 镍氢电池商业化生产 锂离子电池商品化 砷化镓薄膜电池进入国际空间站 2019 砷化镓薄膜电池光转化率突破性进展 …… 1859 1896 1911 1960 1990 1991 1995 2000 2018 ？ 电池的历史 1800 20 1. 氢氧燃料电池已用于航天飞机，它是以铂作电极，KOH溶液作电解质，正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极反应为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，下列叙述不正确的是 (　　) A． H2在负极发生氧化反应 B． 燃料电池的能量转化率可达100% C． 是一种高效、环保的发电装置 D． 供电时的总反应为：2H2＋O2 === 2H2O B 21 2. 将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流。下列叙述正确的是(　　) ①通入CH4的电极为正极　②正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－　③通入CH4的电极反应式为CH4＋2O2＋4e－===CO2＋2H2O　④负极的电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===＋7H2O　⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动　⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动 B A． ①③⑤ B． ②④⑥ C． ④⑤⑥ D． ①②③ 22 3. 一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH－4e－＋H2O == CH3COOH＋4H＋。下列说法正确的是(　 ) A． 检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动 B． 若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C． 电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2 === CH3COOH＋H2O D． 正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O === 4OH－ C $$