高一下学期化学人教版（2019）必修第二册6.1.3 化学电源 课件(22张PPT)

(共22张PPT)
第一节 化学反应与能量变化
第三课时 化学电源
第六章 化学反应与能量
回顾原电池知识
01
01
原电池知识快速梳理
01
课前小测
某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3+＋Fe＝3Fe2+能实现该反应的原电池是（ B ）
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl2
B．正极为C，负极是Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3
C．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3
D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4
化学电源的分类
02
02
电池的发展史
伏打电堆
原电池模型
“干”电池
伽伐尼
青蛙实验
铅蓄电池
02
化学电源的分类
一次电池
这种电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行）
二次电池（可充电电池）
充电时氧化还原反应可以逆向进行
燃料电池
将燃料（氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置
01
02
03
电池漏液
一次电池
【常见的化学电源】
锌锰干电池
汽车用铅酸蓄电池
化学能
电能
充电
放电
二次电池
【常见的化学电源】
锂离子电池
镍氢充电电池
我国研发的燃料电池和超级高电容混合能源列车
燃料电池
【发展中的燃料电池】
优点：效率高、无污染，装置可持续使用
燃料电池不是把还原剂、氧化剂全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。
【燃料电池】
氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。
常见的燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池等。
电极反应式的书写
04
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电极反应式的书写
书写电极反应式的原则
电极反应式遵循元素守恒、得失电子守恒、电荷守恒，根据具体的溶液环境遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式。
02
一次电池 酸性干电池
材料：石墨棒、MnO2糊、NH4Cl糊、锌筒
负极
正极
负极：Zn－2e－＝Zn2＋
正极：2NH4＋＋2e－＝2NH3＋H2↑
总反应：
2NH4＋＋ Zn ＝ Zn2＋ ＋ 2NH3＋H2↑
MnO2为H2吸收剂 2MnO2+H2=2MnOOH（氢氧化氧锰）
02
二次电池（碱性干电池）
总反应：2MnO2＋2H2O＋Zn＝Zn(OH)2＋2MnOOH
材料：Zn、MnO2 、KOH
正极：2MnO2＋2H2O＋2e－＝2MnOOH＋2OH－
负极：Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2
02
铅蓄电池
正极：PbO2
PbO2 ＋2e － ＋SO42－＋4H ＋ ＝PbSO4 ＋2H2O
负极：Pb
Pb－2e－＋SO42－ ＝PbSO4
总反应：Pb ＋ PbO2 ＋2H2SO4 ＝2PbSO4 ＋2H2O
（难溶于水）
03
燃料电池——氢氧燃料电池
总反应：2H2＋O2=2H2O
负极：2H2-4e-=4H+
正极：O2+4e-=2O2-
碱性氢氧
燃料电池
负极：2H2-4e-+4OH-=4H2O
正极：O2+4e-+2H2O=4OH-
酸性氢氧
燃料电池
负极：2H2-4e-=4H+
正极：O2+4e-+4H+=2H2O
03
甲烷碱性燃料电池
1
2
3
CH4+2O2=CO2+2H2O
-4
+4
CH4-8e-=CO2
CH4-8e-+10OH-=CO32-
负极：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
正极：2O2+8e-+4H2O=8OH-
总：CH4+2O2+2OH-=CO32-+2H2O
CH4
O2
KOH溶液
4
方程式
得失
电荷
CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
守恒
03
燃料电池拓展升级（电解质3：固态氧化钇+氧化锆）
固态氧化钇+氧化锆
有科技工作者制造了一种甲烷燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入甲烷，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－。以下判断错误的是(　D　)
A．电池正极发生的反应：O2＋4e－= 2O2－
B．电池负极发生的反应：CH4＋4O2－－8e－= CO2＋2H2O
C．固体电解质里的O2－的移动方向：由正极流向负极
D．向外电路释放电子的电极：正极(即电子由正极流向负极)
03
燃料电池拓展——熔融碳酸盐电解质
熔融碳酸盐
熔融盐燃料电池具有很高的发电效率，因而受到重视。可用碳酸锂和碳酸钠的熔融盐混合物作电解质，一氧化碳为负极燃气，空气与二氧化碳的混合气为正极助燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池
03
熔融硝酸盐
由NO2、O2、熔融盐NaNO3组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，下列有关说法正确的是（ C ）
A. 石墨Ⅰ极为正极，石墨Ⅱ极为负极
B. Y的化学式可能为NO
C. 石墨Ⅰ极的电极反应式为NO2＋NO－e－= N2O5
D. 石墨Ⅱ极上发生氧化反应
燃料电池拓展——熔融碳酸盐电解质