第六章第一节 第三课时 化学电源 课件(共17张PPT) 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

(共17张PPT)
发展中的化学电源
原电池
电解质溶液
阴离子
阳离子
负极
正极
氧化反应←失电子←
电极增重或有气泡
电极溶解
I
e-
离子：正正负负
→得电子→还原反应
自发的(放热)氧化还原反应--得失电子
外电路：电子不下水
内电路：离子不上岸
失e--=得e--=n(e--)
电子：负极 → 正极
导线
电流：正极 → 负极 → 正极
导线
溶液
得失e- 同时进行
回顾复习
伏打电堆
原电池模型
“干”电池
伽伐尼
青蛙实验
铅蓄电池
电池发展史
化学电源
一次电池
（干电池）
二次电池
（充电电池/蓄电池）
普通锌锰电池
碱性锌锰电池
银锌纽扣电池
铅蓄电池
镍铬电池
锂离子电池
燃料电池
使用最早
使用最早
化学电源
一、干电池（一次电池）
1、普通锌锰电池
Zn+2NH4+ ==Zn2++2NH3↑+H2↑
电解质溶液：
负极 ：
Zn--2e--=Zn2+
正极 ：
2NH4++2e-- =2NH3↑+H2↑
Zn+2NH4Cl ==ZnCl2+2NH3↑+H2↑
总反应：
NH4Cl溶液
消耗65gZn，标况下产生气体 L， molCl--移向 极，石墨棒质量 ，正极PH ，负极PH ，溶液PH .
67.2
2
负
不变
增大
不变
增大
正极PH看正极；负极PH看正极；溶液PH看总反应
1.总反应改成离子方程式;判断正负，负↑正↓;
2.负极(注意产物)
3.正极=总--负极
(Zn)
(C)
放电后不可充电，氧还反应不可逆
缺点：腐蚀，泄露
改进：更换电解质溶液→KOH
Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2 MnOOH
2.碱性锌锰电池
电解质溶液：
负极 ：
Zn--2e--=Zn2+
正极 ：
总反应：
KOH溶液
(Zn)
(C)
Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH
Zn--2e--+2OH---=Zn(OH)2
2MnO2+2e--＋2H2O=2MnOOH+2OH---
MnO2 =MnOOH
①正极pH ，负极pH ，溶液pH ；电解质溶液密度 ，浓度 。
②转移0.2mol电子， gZn被 ； molK+移向 极， molOH--移向 极；电流由 极流向 极。
13
氧化
0.2
正
0.2
负
增大
减小
增大
增大
增大
氢氧化氧锰
消耗H2O
+e--
＋H2O
+OH---
正
负
3.银锌纽扣电池
纽扣电池可用于计算器、电子表等的电源。Zn和Ag2O，KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2。不正确( )
A．使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，Zn是负极
B．使用时电子由Ag2O极经外电路流向Zn极，Ag2O是负极
C．正极的电极反应为Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－
D．Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应
Zn＋Ag2O＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2
电解质溶液：
负极 ：
正极 ：
总反应：
KOH溶液
(Zn)
(Ag2O)
Zn--2e--+2OH---=Zn(OH)2
Ag2O =2Ag
正极
转移2mole--， molAg2O被 ，正极质量 、 g
1
还原
减少
16
B
＋2e－
＋H2O
＋2OH－
二.充电电池（二次电池）
化学能 电能
放电(工作)
充电
PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O
放电
充电
电解质溶液：
负极 ：
正极 ：
放电总反应：
(Pb)
(PbO2)
PbO2＋Pb＋4H++2SO42-- = 2PbSO4＋2H2O
Pb =PbSO4
--2e--
+SO42--
PbO2 =PbSO4
转移电子2mol，消耗 molH2SO4，负极质量 、 g，正极质量 、
g； molH+移向 极， molSO42--移向 极；工作时电解质的浓度 ，密度 ；放电正极pH ，负极pH ，溶液pH ；
H2SO4溶液
＋4H+
＋2e--
+SO42--
＋2H2O
2
2e--
增大
96
增大
1molSO4
1molSO2
2
64
正
1
负
减小
减小
不变
增大
增大
1.铅蓄电池
不是可逆反应(条件不同)
+4
+2
0
2.镍镉电池
Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2
电解质溶液：
负极 ：
正极 ：
放电总反应：
(Cd)
(NiOOH)
Cd =Cd(OH)2
NiOOH ==Ni(OH)2
Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2
KOH溶液
放电正极pH ，负极pH ，溶液pH .
减小
增大
增大
--2e--
+2OH---
+e--
+OH---
＋H2O
消耗水
3.锂电池
锂电池比热能最高、非水电解质溶液、电池<100%能量转化
锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。
负极 ：
正极 ：
放电总反应：
(Li)
(MnO2)
Li－e－=Li＋
MnO2 =LiMnO2
Li＋MnO2=LiMnO2
＋Li＋
＋e－
电流方向是由____极流向____极;电子由 极流向 极；(填字母)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？__，原因__________________________。
b
a
b
a
否
Li是活泼金属，能与水反应
+
---
三.燃料电池：
一种连续地将燃料与氧化剂（常为O2）的化学能直接转化为电能的化学电池。
1高效、环保
2.转化率高，但<100%
3.两电极可为同种材料
电极不参与反应，只起导电作用
4.燃料不能储存
质子交换膜
- +
O2
H2/ CH4 / CH3OH
负极 正极
O2------(正) --化合价降低--得电子----还原反应-----阳离子移向
燃料---(负) --化合价升高--失电子----氧化反应-----阴离子移向
①总反应：
燃烧方程(不写燃烧条件，没有燃烧现象)
②正极(O2)：
酸性:
O2+4H++4e- = 2H2O
碱性/中性:
O2＋4e--+2 H2O = 4OH--
O2--4e---
酸性 碱性
C
N
③负极(燃料)：
CO2
CO32--
N2
（一）原理
负极=总反应--正极，无O2
[注意：必要时乘系数；移项，除e-外前面不可为”-”]
无OH--
无H+
正极pH ；负极pH ；
溶液pH ；消耗1molH2转移电子 。
1.H2酸性：
总反应：
2H2+O2=2H2O
正极：
O2+4H++4e-- =2H2O
负极：
H2--2e-- =2H+
电解质：
稀HCl
正极pH ；负极pH ；
溶液pH ；消耗2molO2转移电子 。
增大
减小
增大
8NA
2.H2碱性：
总反应：
2H2+O2=2H2O
正极：
负极：
H2--2e--+2OH-- =2H2O
电解质：
稀NaOH
增大
减小
减小
2NA
O2＋4e--+2 H2O =4OH--
（二）书写
燃料电池pH变化 正极 负极 溶液
酸性溶液
碱性溶液
pH增大
pH减小
酸性pH增大
碱性pH减小
对应减弱
正增负减
对应减弱
正极pH ；负极pH ；
溶液pH ；3molCH4消耗 molO2
若电池能量转化率为80%，则转移电子 mol
3.CH4酸性：
总反应：
CH4+ O2=CO2+ H2O
正极：
O2+4H++4e-- = 2H2O
负极：
CH4 =CO2
电解质：
稀HCl
正极pH ；负极pH ；
溶液pH ；消耗2molCH4转移电子 。
增大
减小
增大
16NA
4.CH4碱性：
总反应：
正极：
负极：
电解质：
稀NaOH
增大
减小
减小
6
O2＋4e--+2 H2O= 4OH--
2
2
--8e--
+8H+
+2H2O
C+4 H+1 O减2，N变N2不变化
CH4+ O2 + OH- =CO32--+ H2O
2
3
2
CH4 = CO32-
-8e--
+10OH--
+7H2O
19.2
CxHyOz ~ (x+y/4-z/2) O2
3
正极pH ；负极pH ；溶液pH ；1molCH3OH参与反应，消耗 molO2
5.CH3OH酸性：
总反应：
CH3OH+ O2=CO2+ H2O
正极：
O2+4H++4e-- =2H2O
负极：
CH3OH =CO2
电解质：
稀HCl
正极pH ；负极pH ；
溶液pH ；消耗1molCH3OH转移电子 。
增大
减小
增大
6NA
6.CH3OH碱性：
总反应：
正极：
负极：
电解质：
稀NaOH
O2＋4e--+2 H2O = 4OH--
3/2
2
--6e--
+6H+
+H2O
C+4 H+1 O减2, N变N2不变化
CH3OH+ O2 + = CO32-- + H2O
3/2
2OH--
CH3OH =CO32--
--6e--
+8OH--
+6H2O
1.5
2CH3OH +3O2=2CO2+4H2O
2CH3OH+3O2+4OH--＝2CO32--＋6H2O
CxHyOz ~ (x+y/4-z/2) O2
增大
减小
减小
N2H4 =N2
7.N2H4酸性：
总反应：
正极：
O2+4H++4e-- = 2H2O
负极：
N2H4 =N2
电解质：
稀HCl
正极pH ；负极pH ；
溶液pH ；消耗0.5molN2H4转移电子 。
增大
减小
增大
2NA
8.N2H4碱性：
总反应：
正极：
负极：
电解质：
稀NaOH
O2＋4e--+2 H2O = 4OH--
- 4e--
+ 4H+
C+4 H+1 O减2 N变N2不变化
- 4e--
+4OH--
+4H2O
N2H4 +O2=N2+ H2O
2
N2H4 +O2=N2+ H2O
2
正极pH ；负极pH ；
溶液pH ；1molN2H4消
耗 molO2.
增大
减小
减小
1
1.2molO2转移电子数 。
2.1molCH3OH参与反应，消耗 molO2，转移 mole--
3.1molCH4参与反应，消耗 molO2，转移 mole--
4.1molC3H8参与反应，消耗 molO2，转移 mole--
5.1molC2H5OH参与反应，消耗 molO2，转移 mole--
6.1molN2H4参与反应， molH+移向正极,消耗 molO2
7.1molCH4反应生成CO，转移 mole--
燃料电池电子计算
8NA
1.5
2
5
3
4mole--
4
1
CxHyOz ~ (x+y/4-z/2) O2
C+4 H+1 O减2 N变N2不变化
6
8
20
12
6