6.1.2.2化学电源 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

6.1.2.2化学电源 铅蓄电池 干电池 纽扣电池 锂离子电池 燃料电池 锂离子电池 太阳能电池 生活中电池 将 变成 的装置。广泛应用于移动电话、照相机、计算器、遥控器、汽车、卫星等。 1.概念: 2.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易维护，可在各种环境下工作。 一、化学电池 化学能 电能 化学电池 一次电池 二次电池 燃料电池 碱性锌锰电池 铅蓄电池 氢氧燃料电池等 锂离子电池 镍氢电池 普通锌锰干电池 锌银纽扣电池 3. 化学电池的分类 放电后不可再充电的电池。一次电池的电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。 常见一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、纽扣式银锌电池等。 二、一次电池（干电池） （1）、普通锌锰电池 (-) Zn│NH4Cl+ZnCl2│MnO2,C (+) 人们最早使用的化学电池是 ， 它是一种 电池，放完电之后不能再充电， 正极材料为 ，负极材料为 ， 电解质溶液： 糊 电池总反应： Zn＋2MnO2+2NH4+＝ Zn2+＋ Mn2O3+2NH3＋H2O 1、一次电池（干电池） 锌锰电池 一次性 石墨棒 锌制圆筒外壳 NH4Cl 负极(Zn)： 正极(C)： 2MnO2+2NH4++2e-＝Mn2O3+2NH3＋H2O Zn－2e－=Zn2+ 优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。 Zn+2MnO2+2NH4+=[Zn(NH3)2]2++2MnO(OH) 负极： 优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。 1. 普通（酸性）锌锰干电池 作正极， 作电解质溶液， 作负极 石墨棒 氯化铵糊 锌筒 Zn - 2e-+2NH4+= [Zn(NH3)2 ]2++2H+ 正极： MnO2 + H+ + e- = MnO(OH) 总反应： 2.碱性锌锰电池 负极： Zn + 2OH- -2e- = Zn(OH)2 正极： MnO2 + H2O+e-=MnO(OH)+OH- 氢氧化氧锰 正极: ; 负极： ; 电解质: 。 MnO2 Zn粉 KOH 总反应： Zn+2MnO2 + 2H2O = 2MnO(OH) + Zn(OH)2 优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电 缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵 3.银锌（纽扣）电池 正极: ; 负极： ; 电解质: 。 Zn－2e-＋2OH－＝Zn(OH)2 Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－ KOH溶液 Ag2O Zn 负极: 正极: 优点：比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。 Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2 总反应式: 【练习】下列说法正确的是( ) A．锌锰电池和碱性锌锰电池的正极材料均是锌 B．锌锰电池中电解质主要是NH4Cl，而碱性锌锰电池中的电解质主要是KOH C．碱性锌锰电池不如锌锰电池的寿命长 D．干电池放电之后还可再充电 B 放电后可以再充电使活性物质获得再生的电池。这种充电电池属于二次电池，也叫充电电池或蓄电池。常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，目前汽车上使用的大多是铅蓄电池。 三、二次电池（蓄电池） （1）、铅蓄电池: (-) Pb│H2SO4│PbO2 (+) 放电 充电 最早使用的充电电池是 ， 它是以 为负极， 为正极， 以 为电解质。 PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O 铅蓄电池 Pb PbO2 稀硫酸 Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) +2H2O(l) Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O Pb-2e-+SO42-=PbSO4 放电反应: 2、二次电池（充电电池） 负极： 正极： 可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。 铅酸电池由两组栅状电极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2,负极板上覆盖有Pb，电解质溶液为H2SO4溶液。 1.铅酸蓄电池 构造： 铅蓄电池的构造 缺点： 优点： 比能量低、笨重、废弃电池污染环境 ：(-)Pb | H2SO4 | PbO2(+) （2）、镍镉电池 镍镉电池以 为负极, 为正极,以 为电解质，其寿命比铅蓄电池____。 Cd NiOOH KOH 长 Cd+ 2OH-－2e－ = Cd(OH)2 2NiOOH+2H2O+2e- =2Ni(OH)2+2OH- 负极: 正极： Cd＋2NiOOH＋2H2O 2Ni(OH)2＋Cd(OH)2 放电 充电 用途：广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等。 特点：体积小、便于携带，可重复使用500次以上、寿命比铅蓄电池长。 H2+ 2OH-－2e－ = 2H2O NiOOH+H2O+e－ =Ni(OH)2+OH- 正极： 负极： （3）、镍氢电池 H2 ＋ NiOOH Ni(OH)2 放电 充电 （4）、人们利用元素周期表中ⅠA族 金属，制造了新一代可充电的绿色电池 ，其具有质量轻、绿色环保、高效可充等的特点，它广泛成为笔记本电脑、移动电话等低功耗电器的主流电源。 最轻的 锂电池 锂很活泼，因此锂电池里不能含水，一般用有机介质 Li - e- = Li+ 负极： (2)燃料电池与干电池和蓄电池的主要差别在于反应物不是 ，而是用外加的设备，源源不断地提供 和 ，使反应能连续进行。 (1)燃料电池是一种的 、 的发电装置。 高效 环境友好 燃料 氧化剂 3、燃料电池 储存在电池内部 电池总反应：2H2+O2=2H2O 负极通入气体是___，正极通入气体是___。 ①如果电解液为酸性： 负极(Pt)： 正极(Pt)： ②如果电解液为碱性： 负极(Pt)： 正极(Pt)： 2H2﹣4e-=4H+ O2+4e-+4H+=2H2O 2H2+4OH-+4e-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH- O2 H2 氢氧燃料电池 燃料电池 介质 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O pH值变化 酸性 负极 正极 碱性 负极 正极 中性 负极 正极 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 减小 增大 减小 增大 负极： CH4＋10OH－－8e－ = CO32－＋7H2O 正极： 2O2＋4H2O＋8e－ = 8OH－ 总反应式： CH4+2O2+2OH- = CO32-+3H2O ① H2SO4溶液： 2、甲烷燃料电池 用导线连接两个铂电极插入电解质溶液中，向两极分别通入CH4和O2。 负极：CH4＋2H2O－8e－ = CO2＋8H+ 正极： 2O2＋8H＋＋8e－ = 4H2O 总反应式： CH4+2O2 = CO2+2H2O ② KOH溶液： 3.甲醇燃料电池/KOH (2)碱性介质 正极: 3O2+6H2O+12e- === 12OH- 负极: 2CH3OH+16OH--12e- === 2CO32- +12H2O 总反应: 2CH3OH+3O2+4OH- === 2CO32-+6H2O (1)酸性介质 正极：3O2+12e-+12H+===6H2O 负极：2H2O+2CH3OH-12e-===2CO2+12H+ 总反应：2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O 氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理如图所示。下列有关氢氧燃料电池的说法中不正确的是( ) A．该电池中电极a是正极 B．外电路中电子由电极a通过导线流向电极b C．该电池的正极反应为：O2+4H++4e-=2H2O D．该电池的总反应为：2H2+O2=2H2O A $$