6.1.3 化学电源 课件（21张ppt）【新教材】2020-2021学年人教版（2019）高一化学必修二

第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量
第3课时 化学电源
原电池构成条件
两种活泼性不同的金属作电极
电解质溶液
形成闭合回路
能自发进行氧化还原反应
两极一液一线一反应
知识回顾
设计原电池
1.依据
——一个确定的氧化还原反应
找出氧化剂、还原剂
还原剂
一般为负极材料(或在负极上被氧化)
氧化剂
一般为电解质溶液中的阳离子
2.设计思路
(1)定：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。
(2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应。
还原剂－ne－== 氧化产物(负极电极反应)；
氧化剂＋ne－== 还原产物(正极电极反应)。
(3)找：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极稳定的金属或能导电的非金属。
(4)画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。
电极反应式
材料选择
装置
负极：_________
________
正极：_________
_______
?
3.实例
以Fe＋CuSO4 == FeSO4＋Cu为例
Fe
CuSO4
Fe－2e－
== Fe2＋
Cu2＋＋2e－
== Cu
负极：_____
正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可)
电解质溶液：______溶液
1.一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu，该反应的的原电池正确组合是（ ）
C
A
B
C
D
正极
Zn
Cu
Cu
Fe
负极
Cu
Zn
Zn
Zn
电解质溶液
CuCl2
H2SO4
CuSO4
HCl
【练习】
2. Zn片、Ag片、AgNO3溶液为组装材料设计原电池。
负极（Fe）：2Fe - 2e- = Fe2+
正极（C）：2Fe3++2e- = 2Fe2+
3. 利用下述反应：2FeCl3+Fe=3FeCl2设计一个原电池装置。①画出装置图；②标明电极材料和电解质溶液；③写出电极反应式。
（先写出离子反应）
【练习】
发展中的化学电源
干电池
碱性电池
蓄电池
锂离子电池
燃料电池
（1）一次电池——干电池
特点：放电之后不能充电
普通锌锰电池
负极：Zn – 2e- = Zn2+
正极：
2NH4+ +2MnO2+2e- =2NH3+Mn2O3+H2O
总反应：
Zn+2NH4+ +2MnO2 =Zn2++2NH3 +Mn2O3 + H2O
Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2
碱性锌锰干电池
2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－
负极：
Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2
正极：
1.电极材料：Zn（—）、C（+）
KOH
2.电解质溶液：
3.电极反应：
4.电池总反应：
（2）充电电池(又称二次电池)
①特点：放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为化学能）的循环。
②实例：铅酸蓄电池、锂离子电池等。
③应用：手机、笔记本式计算机、照相机和摄像机等所用的电池大多是锂离子电池。
（2）充电电池(又称二次电池)
Pb + PbO2 + 2H2SO4 == 2PbSO4 + 2H2O
(-) (+)
负极: Pb +SO42- - 2e- == PbSO4
Pb + PbO2 + 4H+ +2SO42- == 2PbSO4 + 2H2O
正极：PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- == PbSO4 + 2H2O
铅蓄电池
特点：二次电池，可再次充电使用
电池总反应式：
（3）燃料电池
概念：将燃料(如氢气、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。
特点：
①清洁（以H2为燃料时，产物为H2O；以CH4为燃料时，产物为H2O和CO2）、安全、高效（能量转化率可以达到80％）；
②反应物不是储存在电池内部，而是由外部提供；
③供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，且充电时间较短。
O2始终为正极
电解质溶液为硫酸溶液时
正极： O2+ 4e- + 4H+ == 2H2O
负极： 2H2 – 4e- == 4H+
总反应式： 2H2+O2==2H2O
（3）燃料电池
氢氧燃料电池
酸性
碱性
负极反应式
2H2－4e－==4H＋
2H2＋4OH－－4e－
==4H2O
正极反应式
O2＋4H＋＋4e－==2H2O
O2＋4e－＋2H2O
==4OH－
电池总反应
2H2＋O2==2H2O
（3）燃料电池
1.下列有关电池的说法不正确的是（ ）
A.手机上用的锂离子电池属于二次电池
B.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D.锌锰干电池中，锌电极是负极
B
【课堂练习】
2.已知空气—锌电池的电极反应为锌片：Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O；碳棒：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，据此判断，锌片是（ ）
A.正极，被还原 B.正极，被氧化
C.负极，被还原 D.负极，被氧化
D
【课堂练习】
3.汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的原电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4 == 2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断，下列叙述中正确的是（ ）
A.Pb是正极
B.PbO2得电子，被氧化
C.负极反应是Pb＋SO42-－2e－===PbSO4
D.电池放电时，溶液的酸性增强
C
【课堂练习】
4.氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如下图。下列有关氢氧燃料电池的说法，正确的是（ ）
A.该电池工作时电能转化为化学能
B.该电池中电极a是正极
C.外电路中电子由电极b通过导线流向电极a
D.该电池的总反应：2H2＋O2===2H2O
D
【课堂练习】