2022-2023学年高二化学苏教版（2020）选择性必修1专题1第二单元化学电源课件（30张ppt）
文档属性
| 名称 | 2022-2023学年高二化学苏教版（2020）选择性必修1专题1第二单元化学电源课件（30张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 42.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-11-14 22:07:53 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
专题一化学反应的热效应
第二课时 化学电源
第二单元化学能与电能的转化
核心素养目标：
1.通过对常见化学电源的分析，建立对原电池过程系统认识的思维模型，提高对原电池本质的认识
2.增强科技意识,不断研发新型电池，满足人类社会发展的需求。积极回收利用废旧电池减少其对环境的污染。
单液原电池和双液原电池可以作化学电源吗？
便于携带、易于维护
内阻小
质量小
单位质量或单位体积输出的能量多
价格便宜、反复使用
体积小
供能稳定、连续工作
寿命长
如何实现？
……
化学电源
能量转化效率高
理想的化学
电源
世界上第一个化学电源—伏打电堆
电动车专用电池
手表电源
手机电源
笔记本电源
常见的化学电源
化学电源分类
一次电池：结构简单
二次电池：反复使用
燃料电池：连续工作
新型电池
按反应原理分类：
一、一次电池
碱性干电池
银锌电池
（干电池）
一次电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用。使用最广泛的一次电池是干电池，如普通锌锰干电池、碱性锌锰电池等。
优点：
总反应为： Zn+2MnO2+2NH4Cl==Zn(NH3)2Cl2 + 2MnO(OH)
负极（ ）：
正极（ ）：
Zn
C
制作简单、价格便宜
缺点：
放电时间短、放电后电压下降较快，漏液等
（一）普通锌锰干电池
任务1 ——入微一次电池
回归本源：根据提供的总反应方程，书写电极式。
Zn+2NH3－2e－==Zn(NH3)22+
2MnO2+2NH4+＋2e－==2MnOOH+2NH3
碱性锌锰电池的构造示意图
负极：
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
正极：
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
碱性锌锰电池总反应式：
Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2
优点：
性能优越，比能量大，能提供较大电流并连续放电。
（二）碱性锌锰电池
任务1 ——入微一次电池
回归本源：根据提供的总反应方程，书写电极式。
只能一次使用，不能充电；价格较贵
缺点：
纽扣式银锌电池的构造示意图
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
负极
正极
电解质溶液
总反应式：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag
负极：
正极：
Zn＋2OH－－2e－===ZnO ＋H2O
（三）纽扣式银锌电池
任务1 ——入微一次电池
根据提供的总反应方程，书写电极式。
二、二次电池
二次电池又称为充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生，因此二次电池可以多次重复使用。铅蓄电池是最常见的二次电池。
铅蓄电池
（一）铅蓄电池
负极：
正极：
Pb+SO4 2--2e-=PbSO4
Pb
PbO2
硫酸溶液
电解质：
PbO2+SO42-+4H++2e- =PbSO4+ 2H2O
总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O
思考：放电过程中，
负极质量的变化是 ，电解质溶液pH的变化是 。
放电过程
增大
增大
任务2：揭秘二次电池
（一）铅蓄电池
阴极(发生还原反应)：
阳极(发生氧化反应)
PbSO4＋2e－===Pb＋SO42-
PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO42-
总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O
充电过程
充电时：
铅蓄电池正极与直流电源正极相连，
负极与直流电源负极相连。
任务2：揭秘 二次电池
铅酸蓄电池的构造示意图
缺点：
比能量低，笨重，
废弃后污染环境。
铅蓄电池优点
电压稳定
使用方便
安全可靠
价格低廉
任务2：揭秘二次电池
（一）铅蓄电池
任务2：揭秘二次电池
随着信息技术的发展，为了适应移动通信、便携式电脑和各种电子产品等的广泛使用，科研工作者不断研制出小型化、高比能量、工作寿命长、不需要特殊维护的二次电池。目前已开发出镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等新型二次电池。
锂离子电池的工作原理示意图
电池总反应：LixC6＋Li(1-x)CoO2=LiCoO2＋6C
（二）钴酸锂-石墨锂电池
负极：
Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2
LixC6－xe－=6C＋xLi＋
正极：
该电池电解质可以用水溶液吗？
否
任务2：揭秘二次电池
中国的锂电池
三、燃料电池
燃料电池是利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的化学电池。
任务3：探究燃料电池
1.氢氧燃料电池（碱性介质）
负极：
正极：
电解质溶液：氢氧化钾溶液
电池总反应： 2H2 + O2 = H2O
2H2－4e－＋4OH－===4H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
氢气
氧气
2H2 - 4e- === 4H+
O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O
2.氢氧燃料电池（酸性介质）
负极：氢气
正极： 氧气
电解质溶液：硫酸
电池总反应： 2H2 + O2 = H2O
任务3：探究燃料电池
燃料电池的优点：
①燃料电池的氧化剂和还原剂不是储藏在电池内部，而是在工作时不断从外部输 入，同时将电极反应产物不断排出电池，因此燃料电池能连续不断地提供电能。
2022北京冬奥会氢能源用车
②燃料电池的能量转化效率远高于普通燃料燃烧的能量转换效率。
③应用燃料电池的发电站，具有能量转化效率远高，废弃物排放少，运行噪音小等优点。
3.甲烷燃料电池
名称 电解质 电极反应和总反应
甲烷燃料电池 KOH 总反应：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O
正极：
负极：
H2SO4 总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O
正极：
负极：
2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
2O2＋8H＋＋8e－===4H2O
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
任务3：探究燃料电池
课堂小结
伏打电堆等
电池起源
普通锌锰干电池，
碱性锌锰干电池
一次电池
铅蓄电池，锂离子电池
二次电池
燃料电池
新型电池
氢氧燃料电池
纸电池，
石墨烯电池
化学电源的发展推进
人类文明的发展进程
当堂练习
1.关于化学电源：①银锌纽扣电池；②氢氧燃料电池；③锌锰干电池；④铅蓄电池；⑤锂电池，下列有关说法正确的是( )A. ②和③都属于绿色电池 B. ①和④都属于二次电池C. ①和③都属于一次电池 D. ⑤的电解液可为水溶液
√
2.在碱性锌锰电池中，已知氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。下列有关该电池的电极反应式的书写正确的是
A.负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋
B.负极反应式为Zn＋2H2O－2e－===Zn(OH)2＋2H＋
C.正极反应式为2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH)
D.正极反应式为2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
√
当堂练习
3.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述错误的是
A.b电极发生氧化反应
B.a电极的电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－
===N2＋4H2O
C.放电时，电流从b电极经过负载流向a电极
D.其中的离子交换膜需选用阴离子交换膜
√
当堂练习
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专题一化学反应的热效应
第二课时 化学电源
第二单元化学能与电能的转化
核心素养目标：
1.通过对常见化学电源的分析，建立对原电池过程系统认识的思维模型，提高对原电池本质的认识
2.增强科技意识,不断研发新型电池，满足人类社会发展的需求。积极回收利用废旧电池减少其对环境的污染。
单液原电池和双液原电池可以作化学电源吗？
便于携带、易于维护
内阻小
质量小
单位质量或单位体积输出的能量多
价格便宜、反复使用
体积小
供能稳定、连续工作
寿命长
如何实现？
……
化学电源
能量转化效率高
理想的化学
电源
世界上第一个化学电源—伏打电堆
电动车专用电池
手表电源
手机电源
笔记本电源
常见的化学电源
化学电源分类
一次电池：结构简单
二次电池：反复使用
燃料电池：连续工作
新型电池
按反应原理分类：
一、一次电池
碱性干电池
银锌电池
（干电池）
一次电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用。使用最广泛的一次电池是干电池，如普通锌锰干电池、碱性锌锰电池等。
优点：
总反应为： Zn+2MnO2+2NH4Cl==Zn(NH3)2Cl2 + 2MnO(OH)
负极（ ）：
正极（ ）：
Zn
C
制作简单、价格便宜
缺点：
放电时间短、放电后电压下降较快，漏液等
（一）普通锌锰干电池
任务1 ——入微一次电池
回归本源：根据提供的总反应方程，书写电极式。
Zn+2NH3－2e－==Zn(NH3)22+
2MnO2+2NH4+＋2e－==2MnOOH+2NH3
碱性锌锰电池的构造示意图
负极：
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
正极：
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
碱性锌锰电池总反应式：
Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2
优点：
性能优越，比能量大，能提供较大电流并连续放电。
（二）碱性锌锰电池
任务1 ——入微一次电池
回归本源：根据提供的总反应方程，书写电极式。
只能一次使用，不能充电；价格较贵
缺点：
纽扣式银锌电池的构造示意图
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
负极
正极
电解质溶液
总反应式：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag
负极：
正极：
Zn＋2OH－－2e－===ZnO ＋H2O
（三）纽扣式银锌电池
任务1 ——入微一次电池
根据提供的总反应方程，书写电极式。
二、二次电池
二次电池又称为充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生，因此二次电池可以多次重复使用。铅蓄电池是最常见的二次电池。
铅蓄电池
（一）铅蓄电池
负极：
正极：
Pb+SO4 2--2e-=PbSO4
Pb
PbO2
硫酸溶液
电解质：
PbO2+SO42-+4H++2e- =PbSO4+ 2H2O
总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O
思考：放电过程中，
负极质量的变化是 ，电解质溶液pH的变化是 。
放电过程
增大
增大
任务2：揭秘二次电池
（一）铅蓄电池
阴极(发生还原反应)：
阳极(发生氧化反应)
PbSO4＋2e－===Pb＋SO42-
PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO42-
总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O
充电过程
充电时：
铅蓄电池正极与直流电源正极相连，
负极与直流电源负极相连。
任务2：揭秘 二次电池
铅酸蓄电池的构造示意图
缺点：
比能量低，笨重，
废弃后污染环境。
铅蓄电池优点
电压稳定
使用方便
安全可靠
价格低廉
任务2：揭秘二次电池
（一）铅蓄电池
任务2：揭秘二次电池
随着信息技术的发展，为了适应移动通信、便携式电脑和各种电子产品等的广泛使用，科研工作者不断研制出小型化、高比能量、工作寿命长、不需要特殊维护的二次电池。目前已开发出镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等新型二次电池。
锂离子电池的工作原理示意图
电池总反应：LixC6＋Li(1-x)CoO2=LiCoO2＋6C
（二）钴酸锂-石墨锂电池
负极：
Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2
LixC6－xe－=6C＋xLi＋
正极：
该电池电解质可以用水溶液吗？
否
任务2：揭秘二次电池
中国的锂电池
三、燃料电池
燃料电池是利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的化学电池。
任务3：探究燃料电池
1.氢氧燃料电池（碱性介质）
负极：
正极：
电解质溶液：氢氧化钾溶液
电池总反应： 2H2 + O2 = H2O
2H2－4e－＋4OH－===4H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
氢气
氧气
2H2 - 4e- === 4H+
O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O
2.氢氧燃料电池（酸性介质）
负极：氢气
正极： 氧气
电解质溶液：硫酸
电池总反应： 2H2 + O2 = H2O
任务3：探究燃料电池
燃料电池的优点：
①燃料电池的氧化剂和还原剂不是储藏在电池内部，而是在工作时不断从外部输 入，同时将电极反应产物不断排出电池，因此燃料电池能连续不断地提供电能。
2022北京冬奥会氢能源用车
②燃料电池的能量转化效率远高于普通燃料燃烧的能量转换效率。
③应用燃料电池的发电站，具有能量转化效率远高，废弃物排放少，运行噪音小等优点。
3.甲烷燃料电池
名称 电解质 电极反应和总反应
甲烷燃料电池 KOH 总反应：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O
正极：
负极：
H2SO4 总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O
正极：
负极：
2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
2O2＋8H＋＋8e－===4H2O
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
任务3：探究燃料电池
课堂小结
伏打电堆等
电池起源
普通锌锰干电池，
碱性锌锰干电池
一次电池
铅蓄电池，锂离子电池
二次电池
燃料电池
新型电池
氢氧燃料电池
纸电池，
石墨烯电池
化学电源的发展推进
人类文明的发展进程
当堂练习
1.关于化学电源：①银锌纽扣电池；②氢氧燃料电池；③锌锰干电池；④铅蓄电池；⑤锂电池，下列有关说法正确的是( )A. ②和③都属于绿色电池 B. ①和④都属于二次电池C. ①和③都属于一次电池 D. ⑤的电解液可为水溶液
√
2.在碱性锌锰电池中，已知氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。下列有关该电池的电极反应式的书写正确的是
A.负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋
B.负极反应式为Zn＋2H2O－2e－===Zn(OH)2＋2H＋
C.正极反应式为2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH)
D.正极反应式为2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
√
当堂练习
3.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述错误的是
A.b电极发生氧化反应
B.a电极的电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－
===N2＋4H2O
C.放电时，电流从b电极经过负载流向a电极
D.其中的离子交换膜需选用阴离子交换膜
√
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