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

第四章 第二节 化学电源 1 导入 用途广泛的电池 用于“神六”的太阳能电池 笔记本电脑专用电池 手机专用电池 摄像机专用电池 各式各样的纽扣电池 2 【思+议】 阅读课本P98-P100 完成导学区 回答以下问题 1.电池的分类有哪些 2.常见原电池的电极方程式以及优点缺点 3 燃料电池在不同介质中的对应产物以及电极方程式 原电池优点: 相比其他能源，便携，易维护，能量转换效率高，供能稳定可靠可以制成各种形状和大小、容量的电池和电池组等 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 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。 一、化学电源 包括一次，二次电池和燃料电池等 4 （一）一次电池 电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用。 1，普通电池 锌筒 石墨棒 NH4Cl糊 ZnCl2糊 总反应：Zn+2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)Cl2+2MnO(OH) 负极： Zn - 2e- = Zn2+ 正极：MnO2+e- +H+=MnO(OH) 优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。 氢氧化氧锰 5 .碱性锌锰电池 正极：MnO2 负极：Zn 负极： . Zn + 2OH- -2e- =Zn(OH)2 正极： . MnO2 + H2O+e-=MnO(OH)+OH- 氢氧化氧锰 碱性锌锰电池构造示意图 电解质：KOH Zn+2MnO2 + 2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2 6 负极:Pb + SO42- -2e-＝PbSO4 正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-＝PbSO4 + 2H2O 总反应：Pb + PbO2 + 2H2SO4＝2PbSO4 + 2H2O 优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。 缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境。 Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l) 放电 充电 (二)二次电池(充电电池或蓄电池) 放电后可以再充电使活性物质获得再生；铅蓄电池、锂离子电池…… 充电时正极与电源 极相连，负极与直流电源 极 正 负 7 锂电池——电解液为有机溶剂（无水） 负极： ； 正极： 。 总反应表示为： 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) LixCy-xe-=xLi++Cy Li1-xCoO2 +xLi+ + xe-= LiCoO2 负极:Li(嵌锂石墨),正极：LiCoO2(钴酸锂);电解质溶液为LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液 LixCy+ Li1-xCoO2 = LiCoO2+Cy 优点：质量小、体积小、储存和输出能量大 8 使用氢氧燃料电池动力的法国产标致TAXI 同济大学研制的燃料电池汽车－超越3号 我国自主研发的燃料电池车 神舟六号燃料电池发电系统 (三)燃料电池 9 氢氧燃料电池 正极:O2 + 4H+ + 4e-＝2H2O ; 正极:O2 + 2H2O ＋4e-＝4OH- ; 负极:2H2+4OH- －4e-＝4H2O 负极:2H2 - 4e-＝4H+ 总(电池)反应：2H2 + O2＝2H2O 2.碱性条件下工作原理： 总(电池)反应：2H2 + O2＝2H2O 1 酸性条件下工作原理： 燃料电池的特点 ①燃料做负极，氧气为正极 ②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。 ③能量转化率高(超过80%) 10 （3）写出正极的电极反应式(一般较简单);如 酸溶液H2SO4 正极 ： O2 + 4e-+ 4H+ ＝2H2O 碱溶液KOH 正极 : O2 ＋4e-+2H2O＝4OH- 固体电解质（能传导O2—） 正极O2+4e-=2O2- 熔融电解质（能传导CO23—）正极O2+2CO2+4e- =2CO32- （4）减去正极的电极反应式得到负极的电极反应式 或直接根据产物写出负极总反应式 怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？ （1）写出燃烧反应的离子方程式 （2）注意产物与溶液的酸碱性有关(如＋4价的C在酸性溶液中以 CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在)； 电解质 H2SO4 KOH 固体电解质（能传导O2—） 熔融电解质（能传导CO23—） 负极反应 正极反应 总反应 燃料电池书写练习以甲烷为例 燃料电池书写练习以甲烷为例 a b 电解质溶液 CH4 O2 电解质KOH 负极：CH4＋10OH-－8e ＝CO32-＋7H2O； 正极：2O2＋8e ＋4H2O＝8OH 电池反应为：CH4＋2O2＋2OH＝CO32-＋3H2O 电解质H2SO4 负极：CH4－8e ＋2H2O＝CO2＋8H+； 正极：2O2＋8e +8H+＝4H2O 电池反应为：CH4＋2O2＝CO2＋2H2O 1、关于铅蓄电池放电时的说法正确的（ ） A．电池的负极材料是铅板 B．正极发生的反应是 Pb +SO42--2e-= PbSO4 C．电池中硫酸的浓度不发生变化 D．负极质量减少、正极质量增加 A 检 15 2、氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。关于以KOH为电解质的氢氧燃料电池叙述错误的是（ ） A、氢氧燃料电池直接把热能转化为电能 B、电子从负极出发，沿导线流向正极 C、负极反应式为H2+2OH--2e- =2H2O D、电解质 KOH的物质的量不发生变化 A 检 16 3、多选 氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是    H2+2NiO(OH)           2Ni(OH)2。 根据此反应式判断，下列叙述中正确的是(     ) A.电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 B.电池放电时，镍元素被氧化 C.电池充电时，氢元素被还原 D.电池放电时，H2在负极上反应 CD 负极：H2+2OH--2e- = 2H2O 正极：2NiO(OH)+2H2O+2e- = 2Ni(OH)2+2OH- 17 $