6.1.3化学电源 课件 --2024-2025学年高中化学人教版（2019）必修第二册

第一节 化学反应与能量变化 　 第3课时 化学电池 人教版必修第二册 学习目标 素养目标 1、了解化学电源种类并认识化学电源在实际生活中的应用。 2、知道一次电池、二次电池、燃料电池的反应原理以及电极反应式。 掌握一次电池、二次电池、燃料电池的反应原理 学习目标 干电池 蓄电池 锂离子电池 燃料电池 碱性电池 情景引入 根据原电池原理，人们研制出很多架构和性能各异的化学电池，以满足不同的用电需求 1.化学电池的分类有那些? 2.一次电池、二次电池、燃料电池特点分别是什么? 3.锌锰干电池的构造？写出其负极反应。 4.铅酸蓄电池是典型的二次电池，其总反应为 写出其放电的电极反应。 阅读课本P38-P40页，思考下列问题 2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2H2SO4 放电 充电 化学电池 1.定义: 化学电池是将化学能转变为电能的装置。 2.分类: 一次电池、二次电池、燃料电池 1、一次电池 (1)特点：电池放电后不能充电 (2)实例：锌锰干电池 ①锌筒为负极，电极反应是Zn - 2e- = Zn2+。 ②石墨棒为正极，二氧化锰是氧化剂。 总反应式: 负极(Zn): 正极(C): ③NH4Cl糊的作用是作电解质溶液。 ④a.一次性电池,不可逆。b.用KOH代替NH4Cl能提高性能,延长寿命。 Zn-2e-=Zn2+ 2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O (氧化反应) (还原反应) 2．二次电池(充电电池) （1）特点：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。可多次使用，但不能永久使用。 （2）能量转化： （3）应用：汽车；手机、笔记本电脑 （4）实例：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池 (锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极， 跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长) 铅酸蓄电池的工作原理: 铅蓄电池结构 汽车用蓄电池 放电过程总反应式: 正极: 负极: ——放电过程(工作时) 铅酸蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程。 ①电极: Pb为负极 PbO2为正极 ②电解质溶液: 30%的H2SO4溶液, 放电时电解质溶液酸性减弱， 充电时电解质溶液酸性增强。 Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb+SO42--2e-=PbSO4 PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O (氧化反应) (还原反应) Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 充电 放电 (5)铅酸蓄电池的工作原理 3、燃料电池 (1)概念 一种将燃料(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 (2)特点 ①清洁、安全、高效等； ②能量转化率可以超过 80%； ③反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，供电量易于调节, 电极材料自身不参与反应，只导电 ➃可燃物作负极，助燃剂（空气、氧气）作正极 ➄电解质溶液不同，电极反应有所区别 (3)应用 在航天、军事和交通等领域有广阔的应用前景 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)燃料电池是利用燃料的燃烧发电。( ) (2)燃料电池中，燃料在正极上发生氧化反应。( ) (3)氢氧燃料电池将热能直接转变为电能。( ) (4)甲烷燃料电池的负极反应物为CH4。( ) (5)氢燃料电池在碱性介质中的负极反应为H2－2e－===2H＋。( ) 题点多维训练 × × × × √ O2 酸性溶液 H2O H 酸性溶液 碱性溶液 H+ H2O 碱性溶液 OH- 例：2H2－4e－ ==4H＋ 例：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 例：O2＋4e－＋4H＋ == 2H2O 例：O2＋2H2O＋4e－ == 4OH－ (4)燃料电池中各元素的转化 注：有机物中碳的价态按平均价态计算 3、燃料电池 (5)氢氧燃料电池的反应原理 氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同，均为2H2＋O2===2H2O。但正、负极反应与电解质溶液有关，正、负极反应如下： 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－ 3、燃料电池 请写出甲烷燃料电池的电极反应与总反应 （酸性与碱性） 请写出甲醇燃料电池的电极反应与总反应 （酸性与碱性） 燃料电池的总反应相当于物质的燃烧,但燃料电池并非物质燃烧。 (2023·济南二中期中)一种新型绿色燃料电池是把H2、CO、CH4的混合气体和空气不断输入，将化学能转化为电能，被称为“21世纪的绿色发电站”。关于这种燃料电池的说法不正确的是(　 ) A．通入空气的一极为正极 B．H2、CO、CH4的混合气体在电池内部燃烧，放出大量的热，然后电池将热能转化为电能 C．电池实际工作时的电解液应选择碱性溶液 D．电池的正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ B 3、了解车用能源 1．汽车能源发展史 蒸汽汽车 1769年，法国人N·J·居纽制造了用煤气燃烧产生蒸汽驱动的三轮汽车 汽油汽车 1885年，德国工程师卡尔·本茨和戴姆勒、英国的巴特勒分别发明了装有汽油发动机的汽车。俄国的普奇洛夫和伏洛波夫两人发明了装有内燃机的汽车 电力汽车 1898年，德国人波尔舍开发了名为“Lohner—Porsche”的电动车，该车采用铅酸蓄电池作为动力源 新能源汽车 在能源和环保的压力下，新能源汽车将成为未来汽车的发展方向。新能源汽车主要包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、氢动力汽车、超级电容汽车等 2．汽车燃料 (1)常规汽车燃料 汽油和柴油是目前汽车最常用的燃料，其能量密度高、价格低、 不易变质、便于运输，因此非常适用于点燃式发动机和压燃式发动机。 (2)发动机代用燃料 发动机代用燃料指使用氢气、甲烷(CH4)、辛烷(C8H18)和乙醇(C2H6O)等燃料来替代汽油或柴油。 $$