1.2 课时2 化学电源 课件 (共21张PPT)2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修1

(共21张PPT)
第2节 化学能转化为电能——电池 课时2
第1章 物质的性质与转化
1.了解三种重要的化学电源，能列举常见的电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理；
2.进一步理解原电池工作原理对人类生产、生活的重要应用。
根据原电池原理，设计和生产的种类繁多的化学电源在生活、生产和科研中得到了广泛的应用。
将化学能转化为电能的实用装置
一次电池
二次电池
只能放电而不能充电
回收处理
一、化学电源
1.锌锰干电池
(1)酸性锌锰干电池
锌筒
二氧化锰和炭黑
氯化铵和氯化锌
石墨电极
请分析酸性锌锰干电池各部分的作用。
负极材料、负极反应物
正极材料
离子导体
正极反应物
负极： Zn－2e－===Zn2+
正极：
2MnO2+2 +2e－===Mn2O3+2NH3+H2O
一、化学电源
1.锌锰干电池
(1)酸性锌锰干电池
锌筒
二氧化锰和炭黑
氯化铵和氯化锌
石墨电极
分析酸性锌锰干电池的工作原理，写出负极的电极反应。
已知氯化铵溶液显酸性，为什么酸性锌锰干电池即使不用也会很快没电甚至漏液？
思考与交流
锌很容易跟与之直接接触的、显酸性的氯化铵溶液发生反应，所以即使不用，锌筒也会逐渐变薄，时间久了就会出现漏液的现象。
酸性锌锰干电池的缺点：
容易自放电导致存放时间短
放电后电压下降较快
碱性锌锰干电池
碱性锌锰电池的
构造示意图
组成:
正极:　　　　;负极:　　;电解质:　　　　。
工作原理:
负极反应:　　　　　　　　　　　　　　　　　;
正极反应:　 ;
总反应 : Zn+2MnO2+H2O=2MnOOH+ZnO。
MnO2
Zn
KOH
Zn+2OH-－2e-==ZnO+H2O
2MnO2+2e-+2H2O==2MnOOH+2OH-
(2)碱性锌锰干电池
代替氯化铵
复杂电极反应=总反应-较简单一极的电极反应
2.铅蓄电池
——用于电动自行车、汽车、发电站等。
组成: 正极:　　　;负极:　　;电解质:　　　。
PbO2　
Pb
H2SO4
工作机制
化学能
电能
放电
充电电池中能量的转化关系：
优点：性能优良、造价低、可多次充放电。
缺点：单位质量电池释放的电能少。
充电
工作原理:
铅酸蓄电池是最常见的二次电池,其电极反应分为放电和充电两个过程。
①放电过程的电极反应、总反应:
负极:　 ;
正极:　 ;
总反应:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。
②充电过程的电极反应、总反应:
阴极:　　　　　　　　　　　　　　　　　(还原反应);
阳极:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(氧化反应);
总反应:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4。
[思考] 铅酸蓄电池在放电一段时间后,正极、负极的质量将如何变化
铅酸蓄电池放电时,正极部分PbO2变为PbSO4,质量变大;负极部分Pb变为PbSO4,质量也变大。
③充电时电极反应式与放电时电极反应式相反,充、放电时的电池反应为：
并非表示该反应为可逆反应
同一电极
同一电极
外接电源正极
外接电源负极
还原反应：阴极
氧化反应：阳极
充电
可充电电池
放电
负极：氧化反应
正极：还原反应
3.燃料电池
燃料电池能量利用效率高、可连续使用、污染轻。
燃料电池负极一般通入燃料（如H2、CH4、CH3OH、CH3CH2OH等），正极一般通入氧化剂（如O2）。实现一个相当于燃烧反应的电池反应，将化学能转化为电能。
活动 · 探究
活动 · 探究
实验目的
利用所给试剂和仪器设计装置，通过该装置将下列反应产生的化学能转化为电能。写出设计思路，绘制实验装置图。
2H2 + O2===2H2O
实验用品
KOH溶液，稀硫酸，K2SO4溶液，石墨棒；
长颈漏斗，U 形管，橡胶塞，导线，电流表，电源。
确定负极
确定正极
构成闭合回路
负极反应物
负极材料
H2
O2
石墨
石墨
导线
KOH溶液
稀硫酸
K2SO4溶液
[思考]设计电池的基本思路是什么？
正极反应物
正极材料
电子导体
离子导体
[思考]分别写出电解质溶液为KOH溶液、稀硫酸、K2SO4溶液时氢氧燃料电池的电极反应。
正极: O2 + 2H2O ＋4e-＝4OH- ;
负极: 2H2+4OH- －4e-＝4H2O
总(电池)反应：2H2 + O2＝2H2O
①KOH溶液(碱性条件)：
正极: O2 + 4H+ + 4e-＝2H2O ;
负极: 2H2 - 4e-＝4H+
总(电池)反应：2H2 + O2＝2H2O
②稀硫酸(酸性条件)：
③K2SO4溶液(中性条件)
负极: 2H2 - 4e-＝4H+
正极: O2 + 2H2O ＋4e-＝4OH- ;
总(电池)反应：2H2 + O2＝2H2O
书写燃料电池电极反应式和总反应式
[书写步骤]
1.写出燃烧反应的化学方程式；
2.根据电解液改写燃料电池总反应；
3.写出正极的电极反应式(一般较简单);
4.由燃料电池总反应式减去正极的电极反应式得到负极的电极反应式。
[注意事项]
1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则；
2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；
3．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，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，在碱性溶液中以形式存在)；
4．溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。
【练一练】
1.下列几种化学电池中,不属于可充电电池的是(　　)
A.碱性锌锰电池
B.手机用锂离子电池
C.汽车用铅酸蓄电池
D.玩具用镍氢电池
A
2.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是(　　)
D
3.甲醇燃料电池结构示意图如下。甲醇在催化剂作用下提供质子(H＋)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一电极后与氧气反应，电池总反应式为2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O。下列说法不正确的是(　　)
A．右电极为电池正极
B．负极电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋
C．b处通入空气，a处通入甲醇
D．正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－
D
化学电源
一次电池
二次电池
燃料电池
酸性锌锰干电池
碱性锌锰干电池
铅蓄电池
银锌电池、镍镉电池、镍氢电池
氢氧燃料电池
甲烷、甲醇、肼燃料电池等