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

该高中化学课件以化学电源为核心，系统涵盖原电池原理、电池分类及工作原理，从复习原电池构造与工作原理导入，通过电池优劣判断标准衔接，按一次电池、二次电池、燃料电池展开，构建基础原理到应用的学习支架。 其亮点在于融合化学观念与科学思维，如对比碱性锌锰电池改进体现结构决定性质，设计浓差电池问题训练证据推理，含丰富练习与实例。学生能系统掌握知识提升能力，教师可直接用于教学提高效率。

化学电源 建始一中高二化学组 梁呈 2025.12.4 温 习 化学电源 建始一中高二化学组 梁呈 2025.12.4 (1) 比能量：［单位：(w·h/kg)，(w·h/L)］ 指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 (2) 比功率：[单位：（W/kg，W/L)] 指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小. (3) 电池的可储存时间的长短 除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，其质量好。 电池优劣的判断标准 1.已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。比较 Mg、Al 二种金属－空气电池，“理论比能量”之比是________。 解析　假设质量都是1 g，这两种金属转移的电子的物质的量分别为 3∶4 练 习 温 习 √ 日常生活中还有哪些电池？ 干电池 铅酸电池 镍氢电池 燃料电池 锂电池 银锌电池 如何分类？ 一次电池 二次电池 燃料电池 燃料电池 干电池 铅酸电池 锂电池 只放电，不能充电 连续将燃料和氧化剂的 化学能直接转化为电能 (可充电电池) (蓄电池) 放电后可以再充电 而反复使用 (转化率超80%，污染轻) (原电池) (干电池) 如何分类？ 一次电池 锌锰干电池（酸性） 锌筒：____ 电极反应：_____________________________ 石墨棒：____ 电极反应：_____________________________________ NH4Cl糊的作用：____________ 负极 正极 电解质溶液 Zn－2e-＋2NH3＝[Zn(NH3)2]2+ 2NH4+＋2MnO2＋2e-＝2NH3＋2MnO(OH) Zn＋2NH4+＋2MnO2＝ [Zn(NH3)2]2+ ＋2MnO(OH) 总反应 优点：制作简单、价格便宜 缺点：放电时间短，电压下降快 一次电池 普通锌锰干电池曾一度长期占据市场，但现在却逐渐被替代，为什么呢? 单液电池 Zn 石墨棒 NH4Cl MnO2 NH4Cl ZnCl2 A 普通锌锰干电池内部结构 原因1：新电池易发生自放电，使存放时间缩短，放电后电压下降较快。 原因2：电解质氯化铵为酸性，会腐蚀电池的锌筒且反应有氢气生成，易造成电池膨胀及漏液现象。 锌筒：____ 电极反应：_____________________________ 石墨棒：____ 电极反应：_____________________________________ NH4Cl糊的作用：____________ 负极 正极 电解质溶液 Zn－2e-＋2NH3＝[Zn(NH3)2]2+ 2NH4+＋2MnO2＋2e-＝2NH3＋2MnO(OH) Zn＋2NH4+＋2MnO2＝ [Zn(NH3)2]2+ ＋2MnO(OH) 总反应 优点：制作简单、价格便宜 缺点：放电时间短，电压下降快 金属外壳 离子型导 电隔膜 Zn粉和 KOH混合物 铜针 MnO2和 KOH混合物 如何改进？ ①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池 ②将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池 电极反应 还原剂：Zn粉；氧化剂 ：MnO2 电极材料 负极：Zn；正极：金属外壳(MnO2) 离子导体 KOH、离子型导电隔膜 √ 金属外壳 离子型导 电隔膜 Zn粉和 KOH混合物 铜针 MnO2和 KOH混合物 写出半反应 ①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池 ②将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池 正极： 负极： 电极反应 还原剂：Zn粉；氧化剂 ：MnO2 电极材料 负极：Zn；正极：金属外壳(MnO2) 离子导体 KOH、离子型导电隔膜 √ 2MnO2＋2H2O＋2e-＝2MnO(OH)＋2OH- Zn－2e-＋2OH-＝Zn(OH)2 写出半反应 电极反应 还原剂：Zn粉；氧化剂 ：MnO2 电极材料 负极：Zn；正极：金属外壳(MnO2) 离子导体 KOH、离子型导电隔膜 优势：比普通锌锰电池性能好，其比能量和可储存时间均有所提高。 碱性干电池增大了正负极间的相对面积，用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液，锌变成粉末状，同时采用反应活性更高的二氧化锰粉。 碱性锌锰干电池产生大电流和高电压 双液电池 铜针 Zn粉 KOH MnO2 KOH A 碱性锌锰干电池内部结构 离子型导电隔膜 金 属 外 壳 缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵 正极： 负极： 2MnO2＋2H2O＋2e-＝2MnO(OH)＋2OH- Zn－2e-＋2OH-＝Zn(OH)2 优势：比普通锌锰电池性能好，其比能量和可储存时间均有所提高。 碱性干电池增大了正负极间的相对面积，用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液，锌变成粉末状，同时采用反应活性更高的二氧化锰粉。 碱性锌锰干电池产生大电流和高电压 双液电池 铜针 Zn粉 KOH MnO2 KOH A 碱性锌锰干电池内部结构 离子型导电隔膜 金 属 外 壳 缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵 练 习 3．普通锌锰电池构造如下图所示，回答下列问题： (1)负极为________；正极为________；电解质主要成分氯化铵。 (2)电池工作原理为Zn＋2NH4Cl＋2MnO2 = Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)，写出电池的电极反应。 负极：________________________;正极：________________________。 (3)普通锌锰电池的缺点有_______________________________________； 与普通锌锰电池比较，碱性锌锰电池的优点是_____________________。 (4)废旧电池不能随意丢弃，原因是________________________________ ________________________________________________________________。 锌筒 　石墨棒 Zn＋2NH3－2e－ = [Zn(NH3)2]2＋＋2H＋　 2MnO2＋2NH4＋＋2e－ = 2MnO(OH)＋2NH3　 在使用过程中，锌会逐渐溶解，使锌外壳逐渐变薄，内部作为电解质的糊状NH4Cl(显酸性)会泄漏出来，腐蚀电器。即使不使用，放置过久，也会失效 碱性锌锰电池不易发生电解质的泄漏，因为消耗的负极改装在电池的内部；碱性电池使用寿命较长，因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性高 A．负极电极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 B．正极电极反应为：Ag2O+2e-=2Ag+O2- C．电池工作时，正极附近pH减小 D．电池工作时K+向Zn一极移动 总反应：________________________________ 负极：_________________________________ 正极：__________________________________ 优势：比普通锌锰电池性能好，其比能量和可储存时间均有所提高。 碱性干电池增大了正负极间的相对面积，用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液，锌变成粉末状，同时采用反应活性更高的二氧化锰粉。 碱性锌锰干电池产生大电流和高电压 双液电池 铜针 Zn粉 KOH MnO2 KOH A 碱性锌锰干电池内部结构 离子型导电隔膜 金 属 外 壳 缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵 一次电池 锌银电池(即锌－氧化银电池) 4．银锌纽扣电池的内部构造如图所示，下列说法正确的是 √ Zn－2e-＋2OH-＝Zn(OH)2 Ag2O＋2e-＋H2O＝2Ag＋2OH- Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2 比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电,广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。 A.锌为负极，失去电子 B.正极为Ag2O，发生还原反应 C.电池工作时，电子从Ag2O经导线流向Zn D.正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－ A．负极电极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 B．正极电极反应为：Ag2O+2e-=2Ag+O2- C．电池工作时，正极附近pH减小 D．电池工作时K+向Zn一极移动 总反应：________________________________ 负极：_________________________________ 正极：__________________________________ 一次电池 4．银锌纽扣电池的内部构造如图所示，下列说法正确的是 √ Zn－2e-＋2OH-＝Zn(OH)2 Ag2O＋2e-＋H2O＝2Ag＋2OH- Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2 比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电,广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。 5．银锌纽扣电池的电池反应式为Zn＋Ag2O＋H2O = Zn(OH)2＋2Ag。下列说法不正确的是　(　　) √ 锌银电池(即锌－氧化银电池) 5．某些电子手表安装的纽扣电池由锌、氧化银和KOH溶液构成。放电时，电极反应分别为Zn＋2OH－－2e－ = ZnO＋H2O、Ag2O＋H2O＋2e－ = 2Ag＋2OH－。下列说法正确的是(　　) A.锌为正极，电极上发生了还原反应 B.放电过程中，电解质溶液的酸碱性保持不变 C.溶液中的OH－向正极移动，K＋和H＋向负极移动 D.放电过程中，电流由锌电极流向氧化银电极 一次电池 √ A.锌为负极，失去电子 B.正极为Ag2O，发生还原反应 C.电池工作时，电子从Ag2O经导线流向Zn D.正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－ 5．银锌纽扣电池的电池反应式为Zn＋Ag2O＋H2O = Zn(OH)2＋2Ag。下列说法不正确的是　(　　) √ 锌银电池(即锌－氧化银电池) 5．某些电子手表安装的纽扣电池由锌、氧化银和KOH溶液构成。放电时，电极反应分别为Zn＋2OH－－2e－ = ZnO＋H2O、Ag2O＋H2O＋2e－ = 2Ag＋2OH－。下列说法正确的是(　　) A.锌为正极，电极上发生了还原反应 B.放电过程中，电解质溶液的酸碱性保持不变 C.溶液中的OH－向正极移动，K＋和H＋向负极移动 D.放电过程中，电流由锌电极流向氧化银电极 √ 6.溶质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池称为浓差电池。如上图所示是由Ag电极和硝酸银溶液组成的电池(c1<c2)，工作时，A电极的质量不断减轻。下列说法正确的是(　　) A.此处应该用阳离子交换膜 B.B极为正极，发生氧化反应 C.若外电路通过0.1 mol电子，则右侧溶液 质量减轻10.8 g D.原电池的总反应不一定是氧化还原反应 一次电池 陌生的一次电池 —— 浓差电池 正极：高浓度的一极 负极：低浓度的一极 离子交换膜：不允许放电离子通过 √ “浓度梯度” 转化为 “电能” 一次电池 陌生的一次电池 —— 浓差电池 7.溶质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池称为浓差电池。如上图所示是由Ag电极和硝酸银溶液组成的电池(c1<c2)，工作时，A电极的质量不断减轻。下列说法正确的是(　　) A.此处应该用阳离子交换膜 B.B极为正极，发生氧化反应 C.若外电路通过0.1 mol电子，则右侧溶液 质量减轻10.8 g D.原电池的总反应不一定是氧化还原反应 正极：高浓度的一极 负极：低浓度的一极 离子交换膜：不允许放电离子通过 √ “浓度梯度” 转化为 “电能” 7.按如图所示装置进行实验，观察到电流表指针偏转，图中a、b电极均为铜单质，下列说法正确的是( 　) A.该装置的能量转换形式为电能→化学能 B.b的电极反应为Cu－2e－ = Cu2+ C.溶液中S穿过阴离子交换膜发生迁移 D.当离子交换膜左右溶液浓度相等时外电路转移的电子0.01 mol √ 一次电池 陌生的一次电池 —— 浓差电池 8.按如图所示装置进行实验，观察到电流表指针偏转，图中a、b电极均为铜单质，下列说法正确的是( 　) A.该装置的能量转换形式为电能→化学能 B.b的电极反应为Cu－2e－ = Cu2+ C.溶液中S穿过阴离子交换膜发生迁移 D.当离子交换膜左右溶液浓度相等时外电路转移的电子0.01 mol √ 二次电池 (1)铅蓄电池 (2)镍氢电池 (3)锂金属电池 (4)锂离子电池 铅蓄电池优点： 电压稳定 使用方便 安全可靠 价格低廉 书写放电过程的总反应式与电极反应式 二次电池 铅蓄电池 铅蓄电池优点： 电压稳定 使用方便 安全可靠 价格低廉 书写放电过程的总反应式与电极反应式 总反应：________________________________ 负极：_________________________________ 正极：__________________________________ Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O 放电过程的总反应及电极反应式 PbO2＋4H+＋SO42-＋2e- ＝PbSO4＋2H2O Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4 隔板作用：______________________________ 为了避免正、负极板因接触而短路 二次电池 总反应：________________________________ 负极：_________________________________ 正极：__________________________________ Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O 放电过程的总反应及电极反应式 PbO2＋4H+＋SO42-＋2e- ＝PbSO4＋2H2O Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4 隔板作用：______________________________ 为了避免正、负极板因接触而短路 放电过程 充电过程 原来的电池负极：PbSO4 +2e－＝Pb + SO42－ 原来的电池正极：PbSO4 + 2H2O－2e－＝PbO2 + 4H+ + SO42－ Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l) 放电 充电 不是可逆反应！！！ 铅蓄电池 阴 极 阳 极 (3) (充放电)反应式:充电时电极反应式与放电时电极反应式相反，所以可以把上述反应写成一个双向的反应式： 总反应：2PbSO4 + 2H2O＝Pb + PbO2 + 2H2SO4 二次电池 铅蓄电池 8．下列关于铅酸蓄电池的说法正确的是(　　) A.放电时，正极上发生的反应是Pb＋SO42－－2e－ = PbSO4 B.放电时，该电池的负极材料是铅板 C.充电时，电池中硫酸的浓度不断减小 D.充电时，阳极上发生的反应是PbSO4＋2e－ = Pb＋SO42－ √ 总反应：________________________________ Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O 放电过程 充电过程 原来的电池负极：PbSO4 +2e－＝Pb + SO42－ 原来的电池正极：PbSO4 + 2H2O－2e－＝PbO2 + 4H+ + SO42－ Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l) 放电 充电 不是可逆反应！！！ 阴 极 阳 极 (3) (充放电)反应式:充电时电极反应式与放电时电极反应式相反，所以可以把上述反应写成一个双向的反应式： 总反应：2PbSO4 + 2H2O＝Pb + PbO2 + 2H2SO4 能量密度高；无镉污染，是一种绿色电池；可大电流快速充放电；电池工作电压为1.2V；在小型便携电子器件、电动工具、电动车辆和混合动力车上逐步得到应用。 H2 + 2NiOOH 2Ni(OH)2 放电 充电 总反应： 电解质液为KOH溶液， 请写出放电的电极反应式。 正极：2NiOOH +2 e－ + 2H2O = 2Ni(OH)2 +2OH－ 负极：H2 － 2e－ + 2OH－ = 2H2O 二次电池 镍氢电池 二次电池 负极： 正极 ： Li－e- = Li＋ MnO2＋xLi＋＋e- = LixMnO2 能否用水代替电池中的混合有机溶剂？ b a b a 2Li＋2H2O= 2LiOH+H2↑ 电流方向：由 极流向 极(填字母) 电子方向：由 极流向 极(填字母) + - 锂金属电池 谁是正极？谁是负极？ √ 能量密度高；无镉污染，是一种绿色电池；可大电流快速充放电；电池工作电压为1.2V；在小型便携电子器件、电动工具、电动车辆和混合动力车上逐步得到应用。 H2 + 2NiOOH 2Ni(OH)2 放电 充电 总反应： 电解质液为KOH溶液， 请写出放电的电极反应式。 正极：2NiOOH +2 e－ + 2H2O = 2Ni(OH)2 +2OH－ 负极：H2 － 2e－ + 2OH－ = 2H2O 斯坦利·惠廷厄姆在1976年提出了第一个嵌入脱出型的正极材料TiS2，这几乎标志着从早期的Li—MnO2一次电池到现代二次锂电池的转变。 Li+ TiS2 TiS2是一种微观上具有层状结构的固体材料。充、放电时，Ti元素的化合价发生变化，层状结构所带电荷量发生改变，锂离子会因此从其中脱出或嵌入。 二次电池 锂金属电池 Li 固体TiS2 隔膜 含Li+的 电解质溶液 ：Li+ ：e- 放电总反应： Li + TiS2 = LixTiS2 负极：x Li – x e－ = x Li+ 正极：TiS2 + x Li+ + x e－ = LixTiS2 二次电池 锂金属电池 金属Li 锂枝晶 Li 固体TiS2 隔膜 含Li+的 电解质溶液 ：Li+ ：e- 放电总反应： Li + TiS2 = LixTiS2 负极：x Li – x e－ = x Li+ 正极：TiS2 + x Li+ + x e－ = LixTiS2 增加隔膜的强度 抑制或阻碍锂枝晶的形成 二次电池 镁金属电池 10．一种新型镁硫电池的工作原理如下图所示。下列说法正确的是(　　) A.a极为负极，发生还原反应 B.离子交换膜应为阴离子交换膜 C.石墨烯中的S均转化为MgS8，转移电子数达到最大值 D.若电路中转移1 mol电子，则正极质量增加12 g √ 放电总反应： Li + TiS2 = LixTiS2 负极：x Li – x e－ = x Li+ 正极：TiS2 + x Li+ + x e－ = LixTiS2 Li 固体TiS2 隔膜 含Li+的 电解质溶液 ：Li+ ：e- 金属Li 锂枝晶 Li 固体TiS2 隔膜 含Li+的 电解质溶液 ：Li+ ：e- 放电总反应： Li + TiS2 = LixTiS2 负极：x Li – x e－ = x Li+ 正极：TiS2 + x Li+ + x e－ = LixTiS2 增加隔膜的强度 抑制或阻碍锂枝晶的形成 二次电池 锂金属电池 不要金属锂 的沉降！ 金属Li 锂枝晶 Li 固体TiS2 隔膜 含Li+的 电解质溶液 ：Li+ ：e- 放电总反应： Li + TiS2 = LixTiS2 负极：x Li – x e－ = x Li+ 正极：TiS2 + x Li+ + x e－ = LixTiS2 增加隔膜的强度 抑制或阻碍锂枝晶的形成 二次电池 锂金属电池 不要金属锂的沉降！ 锂离子电池 原理：锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化-还原”理念；在两极形成的电压驱动下，Li＋可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。 石墨锂插层化合物 LixC6 磷酸铁锂 LiFePO4 电极反应： LixC6+ Li1‒xFePO4 6C+LiFePO4 放电 充电 放电 充电 原来的电池负极：6C +xLi+ + xe－ ＝ LixC6 原来的电池正极：LiFePO4 － xe－ ＝Li1‒xFePO4 + xLi+ 负极：LixC6 － xe－ ＝ xLi+ + 6C 正极：Li1‒xFePO4 + xe－ + xLi+ ＝ LiFePO4 放电时Li+由石墨中脱嵌移向正极，嵌入LiFePO4晶体 充电时Li+从LiFePO4晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中 二次电池 锂离子电池 电极反应： LixCy+ Li1‒xCoO2 Cy+LiCoO2 放电 充电 放电 充电 原来的电池负极：Cy +xLi+ + xe－ ＝ LixCy 原来的电池正极：LiCoO2 － xe－ ＝Li1‒xCoO2 + xLi+ 负极：LixCy － xe－ ＝ xLi+ + Cy 正极：Li1‒xCoO2+ xe－ + xLi+ ＝ LiCoO2 放电时Li+由石墨中脱嵌移向正极，嵌入LiCoO2晶体 充电时Li+从LiCoO2晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中 二次电池 锂离子电池 电极选择上有什么共同点 优点：质量小、体积小、储存和输出能量大 用途：便携式电子设备(智能手机、笔记本电脑等)和交通工具(电动汽车、电动自行车等；大型储能电站等) 电极反应： LixCy+ Li1‒xCoO2 Cy+LiCoO2 放电 充电 放电 充电 原来的电池负极：Cy +xLi+ + xe－ ＝ LixCy 原来的电池正极：LiCoO2 － xe－ ＝Li1‒xCoO2 + xLi+ 负极：LixCy － xe－ ＝ xLi+ + Cy 正极：Li1‒xCoO2+ xe－ + xLi+ ＝ LiCoO2 放电时Li+由石墨中脱嵌移向正极，嵌入LiCoO2晶体 充电时Li+从LiCoO2晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中 二次电池 锂离子电池 电极选择上有什么共同点 优点：质量小、体积小、储存和输出能量大 用途：便携式电子设备(智能手机、笔记本电脑等)和交通工具(电动汽车、电动自行车等；大型储能电站等) 11．某飞船核心舱电源系统由锂离子蓄电池组及太阳电池翼组成。锂离子蓄电池放电时的反应为Li1－xCoO2＋LixC6 = LiCoO2＋C6(x＜1)。下列说法正确的是(　　) A.充电时，阴极的电极反应式为xLi＋＋C6＋xe－===LixC6 B.锂离子蓄电池放电时，Li＋在电解质中由正极向负极迁移 C.充电时，阳极发生还原反应 D.锂离子蓄电池和太阳电池翼均将化学能转化为电能 √ 二次电池 陌生的二次电池-锌空气二次电池 11．某飞船核心舱电源系统由锂离子蓄电池组及太阳电池翼组成。锂离子蓄电池放电时的反应为Li1－xCoO2＋LixC6 = LiCoO2＋C6(x＜1)。下列说法正确的是(　　) A.充电时，阴极的电极反应式为xLi＋＋C6＋xe－===LixC6 B.锂离子蓄电池放电时，Li＋在电解质中由正极向负极迁移 C.充电时，阳极发生还原反应 D.锂离子蓄电池和太阳电池翼均将化学能转化为电能 √ 12．下图是Zn­空气二次电池(锌和铝的某些性质相似)，电池内聚丙烯酸钠吸收了KOH溶液形成导电凝胶。下列说法错误的是 A.放电时，K＋向Pt/C­RuO2电极移动 B.放电时，锌电极发生反应：Zn－2e－＋4OH－ = [Zn(OH)4]2－ C.充电时，阳极附近pH减小 D.充电时，导线中每通过4 mol电子， 阴极产生22.4 L(标况)O2 √ 燃料电池 12．下图是Zn­空气二次电池(锌和铝的某些性质相似)，电池内聚丙烯酸钠吸收了KOH溶液形成导电凝胶。下列说法错误的是 A.放电时，K＋向Pt/C­RuO2电极移动 B.放电时，锌电极发生反应：Zn－2e－＋4OH－ = [Zn(OH)4]2－ C.充电时，阳极附近pH减小 D.充电时，导线中每通过4 mol电子， 阴极产生22.4 L(标况)O2 √ 二次电池 陌生的二次电池-锌空气二次电池 我们学过的放热最多，最剧烈的一类自发反应是？ 如何以此设计电池？（以氢气与氧气的燃烧为例） 总反应是？ 电极反应是？ 两侧消耗的气体体积一样吗？ 总反应： 2H2＋O2 ＝ 2H2O 负极： 2H2－4e－ ＝ 4H+ 正极：O2＋4H＋＋4e－ ＝ 2H2O 质子交换膜的作用是？ 只允许H＋通过，既将两个半电池隔开避免氢气氧气接触，又保证H＋由负极室移向正极室，形成闭合回路。 电解质溶液改用 KOH？ 燃料电池 我们学过的放热最多，最剧烈的一类自发反应是？ 如何以此设计电池？（以氢气与氧气的燃烧为例） 总反应是？ 电极反应是？ 两侧消耗的气体体积一样吗？ 总反应： 2H2＋O2 ＝ 2H2O 负极： 2H2－4e－ ＝ 4H+ 正极：O2＋4H＋＋4e－ ＝ 2H2O 质子交换膜的作用是？ 只允许H＋通过，既将两个半电池隔开避免氢气氧气接触，又保证H＋由负极室移向正极室，形成闭合回路。 电解质溶液改用 KOH？ 氢-氧 燃料电池 电极反应 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质 (KOH) 熔融电解质(Na2CO3) 熔融电解质(Ag2O) 负极反应 2H2－4e－ = 4H＋ 2H2－4e－＋ 4OH－ = 4H2O 2H2－4e－ ＋2CO32－＝ 2H2O＋2CO2 2H2－4e－ ＋2O2－＝ 2H2O 正极反应 O2＋4e－＋ 4H＋ = 2H2O O2＋4e－＋ 2H2O = 4OH－ O2＋4e－＋2CO2＝ 2CO32－ O2＋4e－＋ 2H2O = 4OH－ 总反应 2H2＋O2 = 2H2O 熔融电解质只传导该电解质电离出来的离子！！ 电极上生成的其他离子要和能传导的离子反应或者转化成能传导的离子。 (1) 电极：电池的电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。 (2) 放电：工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能. (3) 特点： ① 清洁、能量转换率高的特点； ② 可供选择的燃料很多，如:氢气、烃类、肼、甲醇、氨、煤气等液态或气态的燃料。 燃料电池 电极反应 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质 (KOH) 熔融电解质(Na2CO3) 熔融电解质(Ag2O) 负极反应 2H2－4e－ = 4H＋ 2H2－4e－＋ 4OH－ = 4H2O 2H2－4e－ ＋2CO32－＝ 2H2O＋2CO2 2H2－4e－ ＋2O2－＝ 2H2O 正极反应 O2＋4e－＋ 4H＋ = 2H2O O2＋4e－＋ 2H2O = 4OH－ O2＋4e－＋2CO2＝ 2CO32－ O2＋4e－＋ 2H2O = 4OH－ 总反应 2H2＋O2 = 2H2O (1) 电极：电池的电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。 (2) 放电：工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能. (3) 特点： ① 清洁、能量转换率高的特点； ② 可供选择的燃料很多，如:氢气、烃类、肼、甲醇、氨、煤气等液态或气态的燃料。 燃料电池 其他燃料电池（以甲醇为例） 电解质 电极名称 电极反应式 H2SO4 溶液 负极 CH3OH－6e－＋H2O = CO2↑＋6H＋ 正极 O2＋6e－＋6H＋ = 3H2O KOH 溶液 负极 CH3OH－6e－＋8OH－ = CO32－＋6H2O 正极 O2＋6e－＋3H2O = 6OH－ 熔融 K2CO3 负极 CH3OH－6e－＋3CO32－ = 4CO2↑＋2H2O 正极 O2＋6e－＋3CO2 = 3CO32－ 固体氧化物(高温传导O2－) 负极 CH3OH－6e－＋3O2－ = CO2↑＋2H2O 正极 O2＋6e－ = 3O2－ 甲烷 (CH4) 甲醇(CH3OH) 电解质 电极名称 电极反应式 H2SO4 溶液 负极 正极 KOH 溶液 负极 正极 熔融 K2CO3 负极 正极 固体氧化物(高温传导O2－) 负极 正极 肼(N2H4) 氨(NH3) 燃料电池 其他燃料电池（以氨气为例） 电解质 电极名称 电极反应式 H2SO4 溶液 负极 正极 KOH 溶液 负极 正极 熔融 K2CO3 负极 正极 固体氧化物(高温传导O2－) 负极 正极 肼(N2H4) 氨(NH3) 燃料电池 其他燃料电池（以氨气为例） 13．某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是(　　) A.正极反应式为O2＋2H2O＋4e－ = 4OH－ B.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变 C.该燃料电池的总反应为2H2＋O2 = 2H2O D.消耗2.24 L H2(标准状况)时，转移0.1 mol电子 √ 燃料电池 14．如下图所示为NH3­O2燃料电池装置。下列说法错误的是 A.电池工作时，O2得到电子，发生还原反应 B.电极b上的电极反应式为 2NH3＋6OH－－6e－ = N2＋6H2O C.燃料电池可以把化学能全部转化为电能 D.电池工作时，溶液中的Na＋向电极a迁移 √ 燃料电池 √ 15．NO是汽车尾气中的主要污染物之一，通过NO传感器可监测NO的含量，工作原理如下图所示。下列说法正确的是　 A.Pt电极为负极，NiO电极为正极 B.Pt电极发生的是氧化反应 C.NiO电极发生的是还原反应 D.NiO电极的电极反应式为NO＋O2－－2e－ = NO2 柔性电池是一种可以弯曲和扭曲的电池。相比传统的刚性电池，柔性电池在设计和使用上提供了更多的灵活性，可应用于医疗设备、生物医学传感器、柔性显示器和智能手表等。 柔性电池的制作材料和技术各不相同，常见的包括锂离子电池、固态电池、有机电池等。这些电池通常由薄膜材料构成，可通过印刷、涂布、挤出等方法制造。 化学电源的发展与展望 ×2＝ mol、×3＝ mol。 $