人教版（2019）高中化学选择性必修一 4.1.2 化学电源 课件(共17张PPT)

(共17张PPT)
第2课时 化学电源
第四章　第一节　化学反应与电能
思考：“锌片表面附着红色固体，电流逐渐衰减” 的原因。
现象 原因
锌片表面附着红色固体
电流逐渐衰减
Zn与Cu2+直接接触发生反应，Zn片、附着在Zn上的Cu以及CuSO4溶液局部形成了原电池，促进了Cu在锌片表面析出。
转移的电子没有经过导线，电流逐渐衰减
如何解决？
高一学习时现象：
锌片溶解，铜片变重，电流表指针偏转。
meiyangyang8602
解决问题的关键：还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触
思考：两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。该如何解决？
meiyangyang8602
使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。(离子通路）
平衡电荷。（离子库，可以源源不断的供给需要的离子）
优点：能产生持续、稳定的电流!
在双液原电池中：盐桥起什么作用？
K+和Cl—的移动方向？
判断正负极？
1.元素价态变化
2.电子、电流移动方向
3.离子的移动方向
电流较大
衰减快
转化效率低
电流较小
电流稳定
转化效率高
数字实验探究——单、双液原电池的优缺点
双液原电池改进
引入盐桥后内阻变大
原因：
改进
增大电流呢？
缩短盐桥的长度
增大盐桥的横截面积
用膜来代替盐桥
电流太小
缺点：
R=ρL/S。其中ρ：制成电阻的材料的电阻率，
L：绕制成电阻的导线长度，
S：绕制成电阻的导线横截面积
三、隔膜型原电池及原理
高中常见的三种离子交换膜
1、阳离子交换膜：只允许阳离子通过
3、质子交换膜：只允许H＋通过
2、阴离子交换膜：只允许阴离子通过
Cu
Zn
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
交换膜
【思考】若用阳离子交换膜，离子的移动方向？
若用阴离子交换膜，离子的移动方向？
原电池是各种化学电源的雏形。
化学电源包括一次电池、二次电池和燃料电池。
电池
优点
③可以制成各种形状、大小和容量不同的电池和电池组。
①方便携带，易维护。
②能量转换效率高，供能稳定可靠。
构造示意图
普通锌锰干电池是最早进入市场的实用干电池。因其电解质溶液用淀粉糊固定化，称为干电池。
一、一次电池
1.普通锌锰干电池
总反应:Zn+2MnO2 +2NH4Cl===2MnOOH+Zn(NH3)2Cl2
优点：制作简单、价格便宜。
缺点：
Zn
石墨棒
NH4Cl
MnO2
NH4Cl
ZnCl2
A
放电时间短，电压下降快。
会发生自放电
单液电池
放置不同时间后的普通锌锰干电池
放电后不可再充电的电池
碱性锌锰干电池
总反应:Zn+2MnO2+2H2O = 2MnO(OH)+Zn(OH)2。
负极反应:
Zn+2OH--2e- === Zn(OH)2
正极反应:
2MnO2+2e-+2H2O = 2MnO(OH)+2OH-
正极
金属
外壳
离子型导电隔膜
Zn粉
KOH
混合物
负极
铜针
MnO2
KOH
混合物
e-
负极、正极、电解质溶液pH如何变化？
缺点：
只能一次使用，不能充电。
比普通锌锰干电池的比能量高和储存时间长，还具有防漏性能。
优点：
比能量：电池单位质量或单位体积所能输出______的多少，
符号(w·h)/kg ,(w·h)/L
电能
(1)放电时——原电池（化学能转化为电能）
负极反应： ；
正极反应： 。
二次电池：又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池
1.铅酸蓄电池：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。
铅酸蓄电池总反应：
Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O
(2)充电时——电解池（电能转化为化学能）
铅酸蓄电池充电的充电过程与其放电过程相反。
组成: 正极:______;负极:_____;电解质:______________
PbO2
Pb
30%H2SO4溶液
【思考1】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
缺点：
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。
铅蓄电池总反应：
Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O
比能量低、笨重
目的：使电极反应物和产物富集在电极材料表面，充、放电时可以循环转化，实现电池重复使用。
Pb
PbSO4
PbO2
PbSO4
放
电
充
电
负极
正极
放
电
充
电
【思考2】铅酸蓄电池为何能反复使用
2.锂离子电池
总反应：
正极：
负极：
放电
LixCy +Li1-xCoO2 LiCoO2＋Cy
放电
充电
LixCy － xe－＝ 6Cy+xLi+
Li1-xCoO2+xe-+xLi ＝LiCoO2
为什么无水？
2.锂离子电池
总反应：
正极：
负极：
放电
LixCy +Li1-xCoO2 LiCoO2＋Cy
放电
充电
LixCy － xe－＝ 6Cy+xLi+
Li1-xCoO2+xe-+xLi ＝LiCoO2
三、“高效、环境友好”的燃料电池
1.氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
种类 酸性
负极反应式
正极反应式 _______________________
电池总反应式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
燃料电池的电极不参与反应，
有很强的催化活性，起导电作用
2H2－4e－===4H＋
2H2＋O2===2H2O
三、“高效、环境友好”的燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
种类 酸性 碱性
负极反应式 2H2－4e－===4H＋ _________________________
正极反应式 _______________________
电池总反应式 2H2＋O2===2H2O 备注 燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用 2H2＋4OH－－4e－===4H2O
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－