化学电源 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1(共32张PPT)

(共32张PPT)
化 学 电 源
1、了解一次电池、二次电池和燃料电池的 基本构造和反应原理
2、了解能量转化的过程
能 力 理解把原电池原理应用于生产实践的过程
情感 培养学习化学的兴趣
教学重点 认识各种电池基本构造和反应原理
1、电极反应及原的书写
教学难点
2、原电池的表示
教学目标
化学电源
是哪一类呢 哪种更好
一、电源分类与判断
1、电源优劣判断
输出电能与电池质量或体积之比
输出功率与电池质量或体积之比
比电能
比功率
蓄电时间
判断电池优劣
不可充电电池如：干电池
充电电池(蓄电池)
举例
化学电池
太阳能电池
原子能电池
一次电池
二次电池
燃料电池
举例
2、电池分类
电池
举例
二、化学电池
( 一)干电池-- — 次电池
1、普通锌锰电池
总：2MnO +2NH Cl+Zn=ZnCl +2NH 个+H 个
负 ：Zn—2e-=Zn2+
正：2MnO +2NH +2e==Mn O +2NH 个+H O
碳 棒
MnO 糊
NH Cl 糊
锌简
优点：制作简单、价格便宜
缺点：使用寿命短、易泄露
2、碱性锰电池 (KOH)
总：Zn+2MnO +2H O=2MnOOH+Zn(OH) 负 Zn+2OH--2e-=Zn(OH)
正 MnO +2H O+2e=2MnOOH+2OH-
优点：能量储存时间有所提高，不易泄露
H 个，下列说法正确的是( )
A. 碳为电池的正极
B.Zn 电极上发生还原反应
C. 常见的锌锰干电池为二次电池
D. 负极上发生反应2NH ++2e-=2NH 个+H 个
干电池构造如下图所示，电池总反应为Zn+2NH + =Zn ++2NH 个+
A
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。锌锰碱
性电池以KOH溶液为电解液，电池总反应为
Zn+2MnO +2H O=Zn(OH) +2MnO(OH),
下列说法不正确的是( C )
A. 电池工作时，锌为负极
B. 电池的正极反应为2MnO +2H O+2e-=2MnO(OH)+2OH-
C. 电池工作时，电解液中的OH 一移向正极
D. 外电路中每通过0.2 mol 电子，锌的质量理论上减小6.5 g
3、迷你型电池一一纽扣电池
总： Ag O+Zn+H O=Zn(OH) +2Ag 负极—- Zn Zn+20H--2e-=Zn(OH)
优点 ： 电压高 、 稳定 ， 低污染 。
用途 ： 手表 、 相机等
正极——Ag O
电 解 质 一 —KOH
Ag O+H O+2e-=2Ag+2OH
原电池电极反应式的书写步骤：
判断电解液酸碱性→标出变价元素的化合价→根据化合价升降确定正负极
正极=总-负极一书写负极
注意：
(1) 负氧正还
(2 )要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边添加
H+ 、OH一、H O , 以遵循电荷守恒和质量守恒。
(3)要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。
(二)二次电池
二次电池又叫充电电池(蓄电池),可逆、循环
化学能
→电能
放电
充电
电 能 →
化学能
负 极 —Pb Pb-2e-+SO 2-=PbSO J 氧化反应
正极—PbO PbO +4H++SO 2-+2e==PbSO J+2H O还原反应 阴极(接电源负极) PbSO (s)+2e-=Pb(s)+SO 2- 还原反应
阳极(接电源正极)PbSO (s)+2H O -2e =PbO (s)+4H++SO 2-氧化反应
1、铅 蓄 电 池
PbO +Pb+H SO 放电 2PbSO +2H O 电 解 质 —H SO 溶 液
放电 充电
放电 充电 负极：Zn-2e-+2OH-
=Zn(OH)
正 极 ：Ag O+2e
+H O=2Ag+2OH-
阴极 Zn(OH) +2e==Zn+2OH-
阳极 2Ag-2e-+2OH-
=Ag O+H O
2、银锌蓄电池
正极一Ag O 和石墨，负极一锌汞合金，电解质KOH 溶液
广泛用作各种电子仪器
负 极 Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)
正 极 2NiO(OH)+2e+2H O=2Ni(OH) +2OH-
阴 极 Cd(OH) +2e==Cd+2OH
阳极 2 Ni(OH) -2e-+2OH -=2NiO(OH)+2H O
3、镉镍电池 电解质：KOH 溶液
放电 充电
铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：
Fe+Ni O +3H O=Fe(OH) +2Ni(OH)
下列有关该电池的说法不正确的是( C )
A.电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni O 、负极为Fe B. 电池放电时，负极反应为Fe+2OH--2e==Fe(OH)
C.电池充电过程中，阴极附近溶液的pH 降低
D. 电池充电时，阳极反应为2Ni(OH) +2OH-2e==Ni O +3H O
Li-SOCl 电池可用于心脏起搏器。该电池的电极
材料分别为锂和碳，电解液是LiAICl -SOCl 。电池的总反应 可表示为：4Li+2SOCl =4LiCl+S+SO 。
请回答下列问题：
(1)电池的负极材料为 Li , 发生的电极反应为 Li-e-=Li+
(2)电池正极发生的电极反应为 2SOCl +4e=4Cl-+S+SO
(3)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是
Li 与水和氧气反应
(三)燃料电池
①原理：将燃料和氧化剂(如：O )反应所放出的化学能转化为电能。 ②反应物不储存在电池内部，外加提供燃料和氧化剂。
③两极材料：惰性材料，只具导电性。
④两极判断：负极：通入燃料气的一极
正极：通入O 或空气的一极
⑤导电介质：可以是电解质溶液，也可以是新型的导离子介质。
⑥高效、环境友好。
其应槽
1、氢氧燃料电池
(1)酸性氢氧燃料电池：
(-)Pt(H )|H SO IPt(O )(+)
燃料电池电极反应式的写法：总→正→负
总：2H +O =2H O
正：O +4e-+4H+=2H O
负 ： 2H -4e-=4H+
溶液中不存在0 -,在酸性溶液中它与H+结合成H 0,在碱性或中性溶 液中它与水结合成OH-。
氢气
入口 H*-
*H →
氧气 入口
o
负 极 H SO
(Pt)
A 2e
正极 (Pt)
电解液H O
OH
-OH
H O
2e-
(2)碱性(中性)氢氧燃料电池
(-)Ni (多孔) |KOH(溶液) NiO (+)
总：2H +O =2H O
正 ：O +2H O+4e-=40H-
负： 2 H +4OH--4e =4H O
O (空气)
正极
电解质
H O
H
负极
H O+
H
KOH
(12 · 四川)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，
负极上的反应为CH CH OH 一4e-+H O=CH COOH+4H+ 。 下 列
有关说法正确的是( C )
A.检测时，电解质溶液中的H+ 向负极移动
B. 若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气
C.电池反应的化学方程式为：CH CH OH+O =CH COOH +H O
D.正极上发生的反应是：O +4e-+2H O=4OH-
(3)甲烷燃料电池：
①酸性介质：
总：CH +20 =CO +2H O
正：20 +8e-+8H+=4H O
负：CH -8e"+2H O=8H++CO
②碱性介质：
总：CH +2O +2OH-=CO -+3H O
正：20 +8e-+4H O=80H-
a b
H20
CH4
H SO 或 KOH 溶液
负：CH +100H--8e==CO -+7H O
+4价的C在酸性溶液中以CO 形式存在，在碱性溶液中以CO 2-形式存在
02
(4)熔融碳酸盐介质：
总 ：O +H +CO=H O+CO
正：O +2CO +4e-=2CO 2-
负：H +CO+2CO 2-4e=H O+3CO
电极B
O
CO
用电器一
CO3-
K+
Na+
CO +H O
脱水=
催化重整
CH +H 0
CO+H 一
电 极A
A.反应CH +H O=H +CO每消耗1molCH
转移12mol电子
B.电极A上H 参与的电极反应为：H +2OH--2e =2H O
C.电池工作时，CO 2-向电极B移动
(15 ·江苏)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该
D.电极B上发生的电极反应为：O +2CO +4er=2CO 2-
电池的说法正确的是 (D)
CO3-
K+
Na+
)脱水=
0
CO
用电器
CO +H 0
CH +H 0
催化重整
电 极A
H H O
(5)能传导O -的固体介质：
总：2H +O =2H O
正：O +4er=2O -
负：2H -4e=4H+
1/2O (干燥)
2e-
O -
2e
多孔电极a
固体电解质 多孔电极b
2e
总反应离子方程式
O +4H++4e=
2H O
O +2H O+4e-=
4OH-
O +4e-=
O +2CO +4e-=
2CO 2-
正极(还原)+负极(氧化)=总反应
酸性电解质
碱性(中性)
固体电解质
熔融碳酸盐
小结：燃料电池电极反应的写法
燃料电池
正极反应
步骤
方法
202-
(17 ·全国3)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，
其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的Sg材料，
电池反应为：16Li+xSg=8Li Sx(2≤x≤8)。下 列说法错误的是( D )
A. 电池工作时，正极可发生反应：
2Li S +2Li++2e-=3Li S 电极a 用电器 电极b
B. 电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，
负极材料减重0.14g
C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D. 电池充电时间越长，电池中Li S 的量越多
Li+
Li+
电解质
金属锂
2、燃料电池结构特征及应用
正极一助燃剂(氧气)
负极一燃料 (H CO CH C H C H OH等)
电极材料 — —般不参加反应，传导电子 原料不断补充、 产物不断排出
优点：能量转化率高，可持续使用，对环境友好 用途：宇宙飞船，应用前景广阔
组成 负极 正极
电解质
电极材料 能 导 电 的 物 质
酸、碱、 盐溶液
或熔融
液
电极反应 还 原 性 较 强 的 物 质 ( 大 多 是 金 属 电 极 本 身 ) 氧 化 性 较 强 的物质 电子流向 流出电子 流入电子 反应类型 氧化反应 还原反应
化学电池的组成(小结)
迷你型纽扣电池
微型燃料电池
普通干电池
汽车铅蓄电池
种大太阳能电池
手机专用电池
笔记本专用电地 摄像机专用电池
三、电池运用与环境保护
1、电视运用
含汞、铅、镉
等重金属阳离子 污染水体和土壤
回收利用
节 约 资 源 保 护 环 境
治理电池污染
刻不容缓
2、环境保护
判断分类
运用环保
迷你型纽扣电池
锂电池
铅蓄电池
银锌电池
镉镍电池
一次电池
二次电池
燃料电池
普通锰电池
碱性锰电池
课 堂 回 顾
干电池