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2课时 化学电源 第四章　第一节　化学反应与电能 思考：“锌片表面附着红色固体，电流逐渐衰减” 的原因。 现象 原因 锌片表面附着红色固体 电流逐渐衰减 Zn与Cu2+直接接触发生反应，Zn片、附着在Zn上的Cu以及CuSO4溶液局部形成了原电池，促进了Cu在锌片表面析出。 转移的电子没有经过导线，电流逐渐衰减 如何解决？ 高一学习时现象： 锌片溶解，铜片变重，电流表指针偏转。 meiyangyang8602 解决问题的关键：还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触 思考：两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。该如何解决？ meiyangyang8602 使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。(离子通路） 平衡电荷。（离子库，可以源源不断的供给需要的离子） 优点：能产生持续、稳定的电流! 在双液原电池中：盐桥起什么作用？ K+和Cl—的移动方向？ 判断正负极？ 1.元素价态变化 2.电子、电流移动方向 3.离子的移动方向 电流较大 衰减快 转化效率低 电流较小 电流稳定 转化效率高 数字实验探究——单、双液原电池的优缺点 双液原电池改进 引入盐桥后内阻变大 原因： 改进 增大电流呢？ 缩短盐桥的长度 增大盐桥的横截面积 用膜来代替盐桥 电流太小 缺点： R=ρL/S。其中ρ：制成电阻的材料的电阻率， L：绕制成电阻的导线长度， S：绕制成电阻的导线横截面积 三、隔膜型原电池及原理 高中常见的三种离子交换膜 1、阳离子交换膜：只允许阳离子通过 3、质子交换膜：只允许H＋通过 2、阴离子交换膜：只允许阴离子通过 Cu Zn ZnSO4溶液 CuSO4溶液 交换膜 【思考】若用阳离子交换膜，离子的移动方向？ 若用阴离子交换膜，离子的移动方向？ 原电池是各种化学电源的雏形。 化学电源包括一次电池、二次电池和燃料电池。 电池 优点 ③可以制成各种形状、大小和容量不同的电池和电池组。 ①方便携带，易维护。 ②能量转换效率高，供能稳定可靠。 构造示意图 普通锌锰干电池是最早进入市场的实用干电池。因其电解质溶液用淀粉糊固定化，称为干电池。 一、一次电池 1.普通锌锰干电池 总反应:Zn+2MnO2 +2NH4Cl===2MnOOH+Zn(NH3)2Cl2 优点：制作简单、价格便宜。 缺点： Zn 石墨棒 NH4Cl MnO2 NH4Cl ZnCl2 A 放电时间短，电压下降快。 会发生自放电 单液电池 放置不同时间后的普通锌锰干电池 放电后不可再充电的电池 碱性锌锰干电池 总反应:Zn+2MnO2+2H2O = 2MnO(OH)+Zn(OH)2。 负极反应: Zn+2OH--2e- === Zn(OH)2 正极反应: 2MnO2+2e-+2H2O = 2MnO(OH)+2OH- 正极 金属 外壳 离子型导电隔膜 Zn粉 KOH 混合物 负极 铜针 MnO2 KOH 混合物 e- 负极、正极、电解质溶液pH如何变化？ 缺点： 只能一次使用，不能充电。 比普通锌锰干电池的比能量高和储存时间长，还具有防漏性能。 优点： 比能量：电池单位质量或单位体积所能输出______的多少， 符号(w·h)/kg ,(w·h)/L 电能 (1)放电时——原电池（化学能转化为电能） 负极反应： ； 正极反应： 。 二次电池：又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池 1.铅酸蓄电池：铅酸蓄电池是最常见的二次电池, 其电极反应分为放电和充电两个过程。 铅酸蓄电池总反应： Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O (2)充电时——电解池（电能转化为化学能） 铅酸蓄电池充电的充电过程与其放电过程相反。 组成: 正极:______;负极:_____;电解质:______________ PbO2 Pb 30%H2SO4溶液 【思考1】铅酸蓄电池在放电一段时间后,正极、负极的质量将如何变化? 缺点： 铅酸蓄电池放电时,正极部分PbO2变为PbSO4,质量变大; 负极部分Pb变为PbSO4,质量也变大。 铅蓄电池总反应： Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O 比能量低、笨重 目的：使电极反应物和产物富集在电极材料表面，充、放电时可以循环转化，实现电池重复使用。 Pb PbSO4 PbO2 PbSO4 放 电 充 电 负极 正极 放 电 充 电 【思考2】铅酸蓄电池为何能反复使用? 2.锂离子电池 总反应： 正极：  负极：  放电 LixCy +Li1-xCoO2 LiCoO2＋Cy 放电 充电 LixCy － xe－＝ 6Cy+xLi+ Li1-xCoO2+xe-+xLi ＝LiCoO2 为什么无水？ 2.锂离子电池 总反应： 正极：  负极：  放电 LixCy +Li1-xCoO2 LiCoO2＋Cy 放电 充电 LixCy － xe－＝ 6Cy+xLi+ Li1-xCoO2+xe-+xLi ＝LiCoO2 三、“高效、环境友好”的燃料电池 1.氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 负极反应式 正极反应式 _______________________ 电池总反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O 燃料电池的电极不参与反应， 有很强的催化活性，起导电作用 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋O2===2H2O 三、“高效、环境友好”的燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ _________________________ 正极反应式 _______________________ 电池总反应式 2H2＋O2===2H2O 备注 燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用 2H2＋4OH－－4e－===4H2O O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ $$