4.1.2 化学电源 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第一节 原电池 第2课时 化学电源 第四章 化学反应与电能 人教版2019 高二 新课导入 二、化学电源 1.概述 （1）概念: 将化学能变成电能的装置 （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。 (3) 电池优劣的判断标准: ① 比能量 ［单位：(w·h/kg)，(w·h/L)］ ② 比功率 [单位：（W/kg，W/L)] ③ 电池的可储存时间的长短 二、化学电源 （4）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。 二、化学电源 2.干电池 (1)普通锌锰干电池（酸性） 锌筒 石墨棒 MnO2 普通锌-锰干电池的结构 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 正极： 总反应:Zn+ 2MnO2 + 2NH4Cl = 2MnO(OH) + Zn(NH3)2Cl2 负极： 负极： 正极： 总反应:Zn+2MnO2+2H2O = 2MnO(OH)+Zn(OH)2 (2)普通锌锰干电池（碱性） 2MnO2 + 2H++2e- = 2MnO(OH) Zn－2e- + 2NH4+＝Zn(NH3)22＋+ 2H+ 2MnO2+2e-+2H2O = 2MnO(OH)+2OH- Zn+2OH--2e-= Zn(OH)2 二、化学电源 （3）纽扣式银锌电池 这种电池能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电，常制成纽扣式电池，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。 负极： 总反应： Zn＋Ag2O＋H2O = Zn(OH)2＋2Ag Zn＋2OH－－2e－ = Zn(OH)2 Ag2O＋H2O＋2e－ = 2Ag＋2OH－ 正极： 二、化学电源 3.可充电电池 (1)铅蓄电池（酸性） 化学能 电能 放电 充电 可充电电池中能量的转化关系： ①放电过程 负极： 正极： Pb+SO42－－2e－ = PbSO4 ②充电过程 阴极： 阳极： PbSO4+2e－ =Pb+SO42－ PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－ = PbSO4＋ 2H2O PbSO4＋2H2O－2e－ = PbO2＋4H＋＋SO42－ Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l) 二、化学电源 （2）锂离子电池--新一代可充电的绿色电池 铜集流板 铝集流板 锂导电有机电解液 LixCy Li1-xCoO2 石墨钴酸锂锂离子电池结构 ①放电过程 负极： 正极： LixCy － xe－＝ Cy+xLi+ ②充电过程 阴极： 阳极： Cy +xe－+xLi+＝LixCy Li1-xCoO2+xe－+ xLi+ ＝LiCoO2 LiCoO2－xe－＝Li1-xCoO2 + xLi+  LixCy +Li1-xCoO2 LiCoO2＋ Cy 二、化学电源 Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2 放电时正极附近生成OH－，碱性增强，pH变大。 充电时阳极(即该电池放电时的正极)接外接电源正极，阴极(即该电池放电时的负极)接外接电源负极。 FeO42－＋3e－＋4H2O=Fe(OH)3＋5OH－ 二、化学电源 4.燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能转化为电能的化学电源。 缺点：体积较大、附属设备较多 优点：能量转换率高、清洁、对环境好 二、化学电源 4.燃料电池—氢氧燃料电池 负极：2H2 + 4OH- - 4e- ＝ 4H2O 正极： O2 + 4e- + 2H2O ＝ 4OH- （1） (-)H2 | H+ | O2(+) 酸性介质 负极：2H2 - 4e- ＝ 4H+ 正极：O2 + 4e- + 4H+ ＝2H2O 总反应式: 2H2 + O2 ＝ 2H2O （2） (-)H2 | OH- | O2(+) 碱性介质 二、化学电源 4.燃料电池—氢氧燃料电池 （3） (-)H2 | O2- | O2(+) 固体ZrO2介质 总反应式: 2H2 + O2 ＝ 2H2O 负极：2H2 - 4e- + 2O2- = 2H2O 正极：O2 + 4e- ＝2O2- （4） (-)H2 | CO32- | O2(+) 固体碳酸盐介质 负极： 2H2 - 4e- + 2CO32- = 2CO2 + 2H2O 正极： O2 + 4e- + 2CO2 = 2CO32- 二、化学电源 负极：CH4＋2H2O－8e－ == CO2＋ 8H+ 正极：2O2＋ 8H+＋8e－ ==== 4H2O 负极：CH4＋10OH－－8e－ ==== CO32－＋7H2O 正极：2O2＋4H2O＋8e－ ==== 8OH－ 总反应：CH4＋2O2＋2OH- ==== CO32-＋3H2O 4.燃料电池—甲烷燃料电池 （1） (-)CH4 | H+ | O2(+) 酸性介质 （2） (-)CH4 | OH- | O2(+) 碱性介质 总反应：CH4＋2O2 ==== CO2＋2H2O 二、化学电源 负极：CH4＋4O2-－8e－ == CO2＋ 2H2O 正极：O2＋4e－ ==== 2O2- 负极：CH4－8e－+ 4 CO32- === 5CO2＋2H2O 正极：O2＋2CO2＋4e－ ==== 2 CO32- 总反应：CH4＋2O2 ==== CO2＋2H2O 4.燃料电池—甲烷燃料电池 （3） (-)CH4 | O2- | O2(+) 固体氧化物介质 （4） (-)CH4 | CO32- | O2(+) 固体碳酸盐介质 总反应：CH4＋2O2 ==== CO2＋2H2O 二、化学电源 负极： C2H5OH －12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋ 4.燃料电池—乙醇燃料电池 （1） (-)C2H5 OH| H+ | O2(+) 酸性介质 （2） (-)C2H5 OH| OH- | O2(+) 碱性介质 二、化学电源 4.燃料电池—乙醇燃料电池 （4 ） (-)C2H5 OH| CO32- | O2(+) 熔融碳酸盐 （3 ） (-)C2H5 OH| O2- | O2(+) 熔融氧化物 氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结 课堂小结 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 [问题2]　 根据该电池的总反应分析电池工作时，正极附近溶液的pH怎样变化？ [问题3]　给该电池充电时应该怎样连接电极？ 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。 [问题1]　写出该电池放电时的负极反应式。 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 正极： O2＋4e－＋4H＋===2H2O 负极：C2H5OH－12e－＋16OH－==2CO＋11H2O 正极： O2＋4e－＋2H2O==4OH－ 负极：C2H5OH－12e－＋6O2－===2CO2＋3H2O 正极： O2＋4e－===2O2－ 负极：C2H5OH－12e－＋6CO===8CO2＋3H2O 正极： O2＋4e－＋2CO2===2CO 正极 负极 $$