4.1.2 化学电源（课件）-【基于真实情景的同步教学】2024-2025学年高二化学同步课件与检测（人教版2019选择性必修1）

第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 第2课时 化学电源 知识与技能 了解锌锰电池，铅酸蓄电池，氢燃料电池的结构、工作原理、性能及其应用;会比较电池的优缺点。 过程与方法 情感态度与价值观 通过追寻人类认识化学电源的脚步，体验化学电源发展过程中人类不断发现问题、解决问题的过程是科技发展的一般过程。 以开放式教学为指导思想，辅助以观察比较、讨论归纳等手段，让学生在不断解决问题的过程中，建构理论知识，增强实际分析、解决问题的能力和创新精神。 1 2 3 学习目标 教学引入：化学电源的进步与发展 化学电源的分类 01 1.1 化学电源的优点 能量转换效率高、供能稳定可靠、使用方便、易于维护、并可在各种环境下工作。 1.2 电池优劣的判断 3.电池的可储存时间的长短。 1.比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少。 2.比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的多少。 1.3 电池的分类 放电后不可再充电的电池，也叫干电池。 放电后可以再充电而反复使用的电池，又称可充电电池或蓄电池。 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。 一次电池 02 2.1 锌锰干电池 锌锰干电池（酸性电池）的构造如图所示。 ①锌筒为_____，电极反应是_________________。 ②石墨棒为 ，最终被还原的物质是_________。 ③NH4Cl、ZnCl2糊的作用是 。 ④特点：放电后不能充电，便于携带，价格低。 负极 Zn－2e－===Zn2＋ 正极 二氧化锰 作电解质溶液 /离子导体 电解质是氯化铵具有酸性，因此电池不能长期保存（自放电）。 2NH4+ + 2e－＝ 2NH3↑＋ H2↑ NH3被ZnCl2吸收：4NH3＋ZnCl2＝[Zn(NH3)4]Cl2 H2被MnO2吸收,防极化：H2＋2MnO2＝Mn2O3＋H2O 2.2 碱性锌锰电池 锌锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质会泄露出来，使电器腐蚀。为了延长电池寿命和提高其性能，人们将在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池，电池内的电解质NH4Cl糊换成湿的KOH，制成了碱性锌锰电池。 锌粉取代锌筒，KOH取代NH4Cl，增大接触面积加快反应速率，减少电池内阻，电流大电压高寿命长。 2.2 碱性锌锰电池 负极：Zn + 2OH– – 2e– =Zn(OH)2 正极：2MnO2 + 2H2O +2e– = 2MnOOH + 2OH– Zn + 2MnO2 + 2H2O = 2MnO(OH) + Zn(OH)2 总反应： 1.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，下列说法中不正确的是( ) A．工作时，正极上发生反应的物质是Ag2O B．负极发生的反应是Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 C．工作时，负极区溶液c(OH-)减小 D．溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动 课堂检测 D 二次电池 03 3.1 铅酸蓄电池 Pb - 2e- + SO42- = PbSO4 PbO2+2e-+SO42-+4H+ =PbSO4+2H2O Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O 负极：Pb 正极：PbO2 总反应： 3.2 锂离子电池 Li1-xCoO2 负极反应：LixCy－xe－=xLi++Cy 正极反应：Li1－xCoO2+xe－+xLi+=LiCoO2 总反应：Li1－xCoO2+LixCy=LiCoO2+Cy 放电时Li+由石墨中脱嵌移向正极，嵌入LiCoO2晶体。 2.二氧化碳的资源化利用是目前研究的热点问题之一，西北工业大学团队研究锂-二氧化碳二次电池，取得了重大科研成果。该电池放电时的总反应为：3CO2+4Li=2Li2CO3+C，下列说法正确的是 A．该电池隔膜左侧的电解液a可选用水性电解液 B．放电时，若消耗1.5molCO2时，转移2mol电子 C．放电时，电子从锂电极流出，通过电解液流回 锂电极，构成闭合回路 D．充电时，锂电极与外接电源的正极相连 课堂检测 B 燃料电池 04 4.1 氢氧燃料电池 负极（通H2）： 正极（通O2）： 总反应： 氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。碱性介质。 2H2+4OH- -4e- =4H2O O2+2H2O +4e- =4OH- 通燃料的电极为负极，通氧化剂的电极为正极。 O2+2H2 =2H2O OH- 4.1 氢氧燃料电池 负极（通H2）： 正极（通O2）： 总反应： 氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。酸性介质。 O2+2H2 =2H2O 2H2 -4e- =4H+ O2 +4e- +4H+=2H2O H+ 4.2 甲烷燃料电池 负极（通CH4）： 正极（通O2）： 总反应：CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O CH4 - 8e- + 10OH- =CO32- + 7H2O O2 +4e- + 2H2O = 4OH- 4.3 固体燃料电池 介质 电池反应： 负极 正极 负极 正极 电池反应： 2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O O2 + 4e-= 2O2－ 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 +O２ = 2H2O 3.某固体酸燃料电池以Ca(HSO4)2固体为电解质传递H+，其基本结构见图，下列有关说法正确的是 A．电路中每转移0.1mol电子，便消耗1.12L H2 B．b极上的电极反应式为： C．在固体酸膜中由b极流向a极 D．电池总反应可表示为： 课堂检测 D 4.某燃料电池以乙醇为㜣料，空气为氧化剂，强碱溶液为电解质组成，有关该电池的说法正确的是 A．放电时正极发生氧化反应 B．放电一段时间后，正极附近溶液的pH减小 C．放电时负极电极反应为： D．消耗0.2mol乙醇，有1.2mole-转移 课堂检测 C 课堂小结 化学电源 一次电池 燃料电池 二次电池 放电后不可再充电。 （干电池） 铅蓄电池、锂离子电池等 (可充电电池) 放电后可再充电而反复使用。 第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 第2课时 化学电源