《【化学】化学电源 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【化学】化学电源 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx（31页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第第2 2课时课时化学电源化学电源第一节原电池第一节原电池第四第四章章化学反应与电能化学反应与电能素养目标素养目标重点难点重点难点课标要求课标要求核心素养核心素养1 1了解了解化学电源化学电源的种类及工作原理，的种类及工作原理，知道化学电源在生产、生活和国防中知道化学电源在生产、生活和国防中的实际应用；的实际应用；2 2掌握一次电池、二次电池、燃料掌握一次电池、二次电池、燃料电池的反应原理，会书写电极反应式；电池的反应原理，会书写电极反应式；3 3了解新型电池的工作原理。了解新型电池的工作原理。1 1通过对常见化学电池的分析，培养证据推理通过对常见化学电池的分析，培养证据推理与模型认知的能力。
2、与模型认知的能力。2 2通过认识新型化学电源的作用及废旧电池对通过认识新型化学电源的作用及废旧电池对环境的危害，形成科学态度与社会责任意识。环境的危害，形成科学态度与社会责任意识。电池电池反应的方程式和电极反应式的书写反应的方程式和电极反应式的书写 铅蓄电池干电池纽扣电池锂离子电池燃料电池锂离子电池太阳能电池生活中电池生活中电池将变成的装置。广泛应用于移动电话、照相机、计算器、遥控器、汽车、卫星等。1.1.概念概念:2.2.优点优点:能量转换效率高，供能稳定可靠能量转换效率高，供能稳定可靠可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电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，使用方便池
3、和电池组，使用方便易维护，可在各种环境下工作。易维护，可在各种环境下工作。一、化学电池一、化学电池化学能化学能电能电能3.3.电池优劣的判断标准电池优劣的判断标准:比能量比能量单位：单位：(wh/kg)(wh/kg)，(wh/L)(wh/L)指电池单位质量或单位体积所能输出指电池单位质量或单位体积所能输出电能电能的多少的多少比功率比功率 单位：（单位：（W/kgW/kg，W/L)W/L)指电池单位质量或单位体积所能输出指电池单位质量或单位体积所能输出功率功率的大小的大小.电池的可储存时间的长短电池的可储存时间的长短除特殊情况外，质量除特殊情况外，质量轻轻、体积、体积小小而输出电能而输出电能多多
4、、功率、功率大大、储存时间储存时间长长的电池，更易满足使用者需求。的电池，更易满足使用者需求。化学电池化学电池一次电池一次电池二次电池二次电池燃料电池燃料电池碱性锌锰电池碱性锌锰电池铅蓄电池铅蓄电池氢氧燃料电池等氢氧燃料电池等锂离子电池锂离子电池镍氢电池镍氢电池普通锌锰干电池普通锌锰干电池锌银纽扣电池锌银纽扣电池4.4.化学电池的分类化学电池的分类 废旧电池中常含有重金属、酸和碱等物质。随意丢弃废电池会对环境造成严重的污染。上世纪上世纪5050年代，震惊世界的日本年代，震惊世界的日本“水俣病水俣病”就是因汞中毒引起的。就是因汞中毒引起的。5 5、废电池对环境的危害、废电池对环境的危害8减少污染
5、节约资源废旧电池处理废旧电池处理 放放电电后后不不可可再再充充电电的的电电池池。一一次次电电池池的的电电解解质质溶溶液液制制成成胶胶状状，不不流流动动，也叫做也叫做干电池干电池。常见一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、纽扣式银锌电池普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、纽扣式银锌电池等。二、一次电池（干电池）二、一次电池（干电池）Zn+2MnOZn+2MnO2 2+2NH+2NH4 4+=Zn(NH=Zn(NH3 3)2 22+2+2MnO(OH)2MnO(OH)负极：负极：优点：制作简单、价格便宜。优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。缺点：放电时间短，电压下降快。1.普通
6、（酸性）锌锰干电池普通（酸性）锌锰干电池 作正极，作电解质溶液，作负极石墨棒石墨棒氯化铵糊氯化铵糊锌筒锌筒Zn-2eZn-2e-+2NH+2NH4 4+=Zn(NH=Zn(NH3 3)2 22+2+2H+2H+正极：正极：2MnO2MnO22+2H2H+2e+2e-=2MnO2MnO(OH)(OH)总反应：总反应：2.碱性锌锰电池碱性锌锰电池负极：负极：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2正极：正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-氢氧化氧锰正极:;负极：;电解质:。MnO2Zn粉KOH总反应：总反应：Zn+2MnO2+2H2O =2MnO(OH)+Zn(OH)2优点：
7、优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电缺点：缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵多数只能一次使用，不能充电；价格较贵【练【练1 1】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用因而得到广泛应用.锌锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为：电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是下列说法错误的是()()A.A.电池工作时电池工作时,锌失去电子锌失去电子B.B.电池正
8、极电极反应为：电池正极电极反应为：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)C.C.电池工作时电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极电子由正极通过外电路流向负极D.D.外电路每通过外电路每通过0.2mole0.2mole-,理论上减小锌的质量理论上减小锌的质量6.5g6.5gC C 放放电电后后可可以以再再充充电电使使活活性性物物质质获获得得再再生生的的电电池池。这种充电电池属于二次电池，也叫充电电池或蓄电池。常见的充电电池有铅铅酸酸蓄蓄电电池池、镍氢电池镍氢电池、锂离子电池锂离子电池等，目前汽车上使用的大多是铅蓄电池。三、二次电池（蓄电池）三、二次电池（蓄电
9、池）可重复使用、电压稳定、使用方便、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。安全可靠、价格低廉。铅酸电池由两组栅状电极板交替排列铅酸电池由两组栅状电极板交替排列而成，而成，正极正极板上覆盖有板上覆盖有PbO2,负极负极板上板上覆盖有覆盖有Pb，电解质电解质溶液为溶液为H2SO4溶液溶液。1.铅酸蓄电池铅酸蓄电池构造：构造：铅蓄电池的构造缺点：缺点：优点：优点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境比能量低、笨重、废弃电池污染环境：(-)Pb|H(-)Pb|H2 2SOSO4 4|PbO|PbO2 2(+)(+)总反应：总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb-2
10、e-+SO42-=PbSO4 正极：正极：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应负极：负极：(-)Pb|H(-)Pb|H2 2SOSO4 4|PbO|PbO2 2(+)(+)【练【练2 2】关于铅蓄电池放电时的说法正确的（关于铅蓄电池放电时的说法正确的（）A A电池的负极材料是铅板电池的负极材料是铅板 B B正极发生的反应是正极发生的反应是 Pb+SOPb+SO4 42-2-2e-2e-=PbSO=PbSO4 4CC电池中硫酸的浓度不发生变化电池中硫酸的浓度不发生变化 D D负极质量减少、正极质量增加负极质量减少、正极质量增加A 四、燃料电
11、池四、燃料电池燃料电池是一种连续地将燃料燃料和氧化剂氧化剂的化学能转化为电能的化学电源。两极材料：两极材料：惰性材料（惰性材料（Pt），只具导电性。），只具导电性。反应物不储存在电池内部，外加提供燃料和氧化剂。反应物不储存在电池内部，外加提供燃料和氧化剂。两极判断：两极判断：通入燃料气的一极 通入O2或空气的一极 导电介质：导电介质：可以是电解质溶液，也可以是新型的导离子介质。优点：优点：能量转换率高；污染小。能量转换率高；污染小。负极负极正极正极1、氢氧燃料电池：、氢氧燃料电池：负极：负极：2H2+4OH-4e-4H2O 正极：正极：O2+4e-+2H2O 4OH-总反应式总反应式:2H2+
12、O2 2H2O (-)H2|OH-|O2(+)碱性介质碱性介质 (-)H2|H+|O2(+)酸性介质酸性介质 负极：负极：2H2-4e-4H+正极：正极：O2+4e-+4H+2H2O总反应式总反应式:2H2+O2 2H2O 固体燃料电池固体燃料电池介质介质电池反应：电池反应：2H2H22+=2H=2H2 2OO2H2H2 2-4e-4e-+2O+2O2 2=2H=2H2 2OOOO2 2+4e+4e-=2O=2O2 2 2H2H2 2-4e-4e-=4H=4H+OO2 2+4H+4H+4e+4e-=2H=2H2 2OO负极负极正极正极负极负极正极正极氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结氢
13、氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结2.2.书写步骤书写步骤析价态，定正负析价态，定正负 列物质列物质标得失标得失看环境，配守恒看环境，配守恒电极反应式的书写方法电极反应式的书写方法方法指导方法指导补项原则：补项原则：酸性介质（缺酸性介质（缺H H补补H H+，缺，缺OO补补H H2 2OO）；）；碱性介质（缺碱性介质（缺H H补补H H2 2OO，缺，缺OO补补OHOH-）；）；熔融氧化物使用熔融氧化物使用OO2-2-；熔融碳酸盐使用熔融碳酸盐使用COCO3 32-2-。1.书写原则：书写原则：质量守恒+电荷守恒+电子守恒弱电解质、气体、难溶物均写化学式，其余用离子符号3.3.复杂电极反
14、应式书写复杂电极反应式书写复杂电极反应式复杂电极反应式=总反应式总反应式较简单一极电极式较简单一极电极式 负极：负极：CH410OH8e=CO327H2O 正极：正极：2O24H2O8e=8OH 总反应式：总反应式：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O H2SO4溶液溶液：2 2、甲烷燃料电池、甲烷燃料电池 用用导线连导线连接两个接两个铂电铂电极插入极插入电电解解质质溶液中，向两极分溶液中，向两极分别别通入通入CH4和和O2。负极：负极：CH42H2O8e=CO28H+正极：正极：2O28H8e=4H2O总反应式：总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2O KOH溶液：溶液：3.甲醇
15、燃料电池甲醇燃料电池/KOH 4.肼（肼（N2H4）燃料电池）燃料电池/KOH正极正极:3O2+6H2O+12e-=12OH-负极负极:2CH3OH+16OH-12e-=2CO32-+12H2O总反应总反应:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O正极正极:O2+2H2O+4e-=4OH-负极负极:N2H4+4OH-4e-=N2+4H2O总反应总反应:N2H4+O2=N2+2H2O知识导图小杨老师 15521324728知识总结1.如图是铅蓄电池构造示意图，下列说法不正确的是（）A铅蓄电池属于二次电池，充电时电能转化为化学能B电池工作时，电子由Pb板通过导线流向PbO2板C电池工
16、作时，负极反应为：Pb-2e-+SO42-PbSO4D电池工作时，H+移向Pb板D2.下列说法错误的是（）A.化学电池是将化学能转化为电能的装置 B.化学电池中电解质溶液的作用是传递电子 C.碱性锌锰电池以锌作负极，KOH为电解质 D.铅蓄电他是一种二次电池，以PbO2作正极B3.利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。则下列说法正确的是（）每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-负极上CH4失去电子，电极反应式CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O 负极上是O2获得电子，电极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH-电池放电后，溶液pH不断升高 A B C
17、DA4.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述不正确的是()A该电池能够在高温下工作B电池的负极反应为：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+C放电过程中，H+从负极区向正极区迁移D在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体22.4 LA5.“重油氧气熔融碳酸钠”燃料电池装置如图所示。下列说法错误的是（）A.O2在b极得电子，最终被还原为CO32-B.放电过程中，电子由电极a经导线流向电极bC.该电池工作时，CO32-经“交换膜2”移向b极D.H2参与的电极反应为：H2-2e-+CO32-=H2O+CO2C6.电化学气敏传感
18、器可用于检测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是（）A.工作时，溶液中OH-向电极a移动B.a极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2OC.反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4：5D.O2在电极b上发生还原反应C7.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH请回答下列问题：（1）高铁电池的负极材料是 ，放电时负极的电极反应式为 。（2）放电时，正极发生 _（填“氧化”或“还原”）反应；正极的电极反应式为 放电时，_（填“正”或“负”）极附近溶液的碱性增强放电充电7.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH请回答下列问题：（1）高铁电池的负极材料是Zn，放电时负极的电极反应式为 Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2。（2）放电时，正极发生 还原反应；正极的电极反应式为 FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-放电时，正极附近溶液的碱性增强放电充电