6.1.3化学反应与电池能源 课件 -2024-2025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 电池能源 电解质溶液 阴离子 阳离子 原电池 负极 正极 氧化反应←失电子← 电极增重或有气泡 电极溶解 I e- 离子：正正负负 →得电子→还原反应 自发的氧化还原反应--得失电子 外电路：电子不下水 内电路：离子不上岸 失e- =得e- =n(e- ) 电子：负极 → 正极 导线 电流：正极 → 负极 → 正极 导线 溶液 得失e- 同时进行 回顾复习 课堂导入 常见的化学电源 锌锰干电池 铅酸电池 锂电池 燃料电池 一次电池 二次电池 燃料电池 特点：电池放电后不能充电 （内部的氧化还原反应无法逆向进行） 电解质溶液 1、一次电池 正极 负极 + - ①普通锌锰电池 Zn - 2e- = Zn2+ 2MnO2+2NH4+ +2e- = 2NH3↑+Mn2O3+H2O 总反应：Zn+2MnO2+2NH4+ = Zn2+ +Mn2O3+2NH3↑+H2O 0 +4 +2 +3 锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原，电池内电压逐渐降低，最后失效。 缺点：放电时间短；容易漏液（锌外壳变薄）糊状NH4Cl显酸性） 1、一次电池 ②碱性锌锰电池 Zn+2OH- - 2e- =Zn(OH)2 2MnO2+2H2O+2e- =2MnO(OH)+2OH- 正极 负极 + - 总反应：Zn+2MnO2+2H2O = 2MnO(OH)+Zn(OH)2 0 +4 +3 +2 电解质溶液 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 1、一次电池 1、一次电池 ③钮扣式银锌电池 Zn + 2OH- - 2e- == Zn(OH)2 负极 电解质溶液 正极 Ag2O + 2e- + H2O == 2Ag + 2OH- 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2 2、二次电池 ④一次锂电池 + - 负极 ： 正极 ： (Li) (MnO2) Li－e- = Li＋ MnO2＋Li＋＋e- = LiMnO2 放电总反应： Li＋MnO2 = LiMnO2 思考：是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？原因？ b a b a 电流方向：由 极流向 极(填字母) 电子方向：由 极流向 极(填字母) 否，Li 是活泼金属，能与水反应 2Li＋2H2O= 2LiOH+H2↑ 2、二次电池 （1）特点： （2）能量转化： （3）常见的二次电池： 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、锂离子电池等 铅酸蓄电池 锂离子电池 镍氢电池 二次电池 放电:化学能转化为电能；充电:电能转化为化学能 2、二次电池 铅酸蓄电池 正极：PbO2 负极：Pb 电解质溶液：稀硫酸 Pb+SO42-－2e- ==PbSO4 PbO2+4H+ +SO42- +2e- == PbSO4+2H2O 放电总反应：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 放电 充电 0 +4 +2 不是可逆反应 (条件不同) 铅蓄电池优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉.( PbSO4难溶于水) 注意：不是可逆反应 3、燃料电池 燃料电池 一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。 （1）定义： 常用燃料：H2、甲烷CH4、乙醇C2H5OH 常用氧化剂：O2 （2） 负极 正极 质子 交换膜 ①反应物储存在电池外部 ②能量转换效率高、清洁、安全 ③供电量易于调节 （3）特点： 3、燃料电池 （1）氢氧燃料电池 总反应：2H2 + O2 ＝ 2H2O O2 + 4e- + 2H2O ＝ 4OH- 负极： 正极： 2H2 - 4e- + 4OH－ ＝ 4H2O 负极： 正极： O2 + 4e- + 4H+ ＝2H2O 2H2 - 4e- ＝ 4H+ 酸性: O2 H2 H2SO4(aq) O2 H2 KOH(aq) 碱性： 正极：O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－； 3、燃料电池 （2）甲烷燃料电池 负极：通入CH4 正极：通入O2 酸性 H2SO4 电池反应 负极 正极 碱性 KOH 电池反应 负极 正极 CH4 + 2O2 == CO2 + 2H2O CH4 + 2O2 + 2OH- == CO32- + 3H2O CH4 + 2H2O - 8e- == CO2 + 8H+ CH4 + 10OH- - 8e- == CO32- + 7H2O 2O2 + 8H+ + 8e- == 4H2O 2O2 + 4H2O + 8e- == 8OH- 注意：碱性介质中，若生成CO2，结合OH- → CO32- 3、燃料电池 酸性 H2SO4 电池反应 负极 正极 碱性 KOH 电池反应 负极 正极 负极：通入C2H5OH 正极：通入O2 （3）乙醇燃料电池 C2H6O + 3O2 + 4OH- == 5H2O + 2CO32- C2H6O + 3O2 == 3H2O + 2CO2 C2H6 O + 3H2O - 12e- == 2CO2 + 12H+ O2 + 2H2O + 4e- == 4OH- C2H6 O + 16OH- - 12e- == 2CO32- + 11H2O O2 + 4H+ + 4e- == 2H2O 注意：碱性介质中，若生成CO2，结合OH- → CO32- 3、燃料电池 （4）熔融盐燃料电池 负极 正极 燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3 总方程式：2H2＋O2＝2H2O 正极：O2 + 4e- + 2CO2 = 2CO32- 负极：H2 - 2e- + CO32- = CO2 + H2O 燃料电池 电极反应式的书写技巧 1、判断正、负极 正极： 负极： O2 2、先写总反应式（考虑电解质溶液） 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。 CH3OH燃料电池(碱性电解质)总反应式 2CH3OH + 3O2 + 4OH- = 2CO32- + 6H2O 燃料(H2、CH4、C2H5OH等) 3、再写正极反应式 ①酸性： O2 + 4e- ＋ 4H+ = 2H2O O2 + 4e- ＋ 2H2O = 4OH- 负极反应式＝总反应式－正极反应式 (将总反应式中的O2全部消去) 4、最后写负极反应式： ②中性或碱性： 甲醇燃料电池 CH3OH 为______极，O2 为_____极 ①电解质溶液为NaOH溶液时： 总方程式：_____________________________ 正极：_____________________________ 负极：_____________________________ ②电解质溶液为H2SO4溶液时： 总方程式：_____________________________ 正极：_____________________________ 负极：_____________________________ 燃料电池电极反应式的书写 负 正 2CH3OH - 12e- +16OH- = 2CO32- + 12H2O 3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH- 2CH3OH + 3O2 + 4OH- = 2CO32- + 6H2O 2CH3OH - 12e- + 2H2O = 2CO2↑ + 12H＋ 3O2＋12H＋＋12e－ = 6H2O 2CH3OH + 3O2 = 2CO2↑ + 4H2O 课堂总结 种类 特点 实例 一次电池 （干电池） 二次电池 （充电电池） 燃料电池 普通锌锰电池 碱性锌锰电池 银锌纽扣电池 铅酸蓄电池 一次锂电池 氢氧燃料电池 甲烷燃料电池 乙醇燃料电池 熔融盐燃料电池 放电后不能充电 放电、充电可循环进行 可通过不断充入还原剂、氧化剂，连续使用 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$