化学电源高二化学精美课件（人教版2019选择性必修1）

新教材第一节原电池第2课时

化学电源铝片铜片用多少橙子可以给iphone充电水果电池实用吗？铝片铜片用多少橙子可以给iphone充电2380水果电池实用吗？①目前化学电池主要分为哪几个大类？在性能等方面它们各有什么特点？

②化学电池与其他能源相比有哪些优点？③判断电池的优劣标准主要是什么？［学与问］在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？阅读教材P95-96页并回答问题：电池化学电池太阳能电池原子能电池——将化学能转换成电能的装置——将太阳能转换成电能的装置——将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置①电池的分类［学与问1］化学电池一次电池二次电池燃料电池燃料:铅蓄电池锌银蓄电池镍镉电池锂离子电池普通干电池碱性锌锰电池锌银纽扣电池

:又称充电电池或蓄电池放电后经充电可使电池中的活性物质获得重生，恢复工作能力，可多次重复使用。:是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电源,又称连续电池:电池中的反应物质消耗到一定程度，就不能再次利用。氧化剂:天然气、煤气等H2、甲醇、O2或空气锂电池干电池叠层电池纽扣电池各类电池用于“神六”的太阳能电池笔记本电脑专用电池手机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电池能量转换效率高，供能稳定可靠;可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组;使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作.②化学电池与其他能源相比有哪些优点？［学与问2］判断电池优劣的主要标准【讨论】如果你拥有一台笔记本电脑，你希望电脑中的电池有哪些优点？电容量大，工作寿命长，充电时间短，体积小，质量轻，性价比高等③判断电池的优劣标准主要是什么？(1)比能量(2)比功率(3)电池的储存时间的长短［符号(W·h/kg)，(W·h/L)］指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少[符号是W/kg，W/L)]指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小［学与问3］一次电池，也叫做干电池，放电后不可再充电。常见的一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、纽扣式银锌电池等。一、一次电池(干电池)1、普通锌锰电池负极:正极:电解质溶液锌筒石墨棒MnO2和C普通锌锰干电池的结构NH4Cl:填充NH4Cl、MnO2的黑色粉末顶盖有铜帽的石墨锌制桶形外壳普通锌锰干电池的结构

缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液普通锌锰电池一、一次电池(干电池)负极：正极：电池反应：电解质：KOHZn+2OH--2e-

=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2［思考］该电池的正负极材料和电解质．碱性电池

2、碱性锌锰干电池优点：只能一次使用，不能充电；价格较贵.比能量和储存时间有所提高，不会气涨或漏液。缺点:适用于大电流和连续放电。(氢氧化氧锰)(Zn)(MnO2)一、一次电池(干电池)练习1: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-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：Zn

s

＋2MnO2

s

＋H2O

l

＝Zn

OH

2

s

＋Mn2O3

s

下列说法错误的是（）A

电池工作时，锌失去电子B

电池正极电极反应式为：

2MnO2

s

＋H2O

l

＋2e

＝Mn2O3

s

＋2OH

aq

C

电池工作时，电流由负极通过外电路流向正极D

外电路中每通过0

2mol电子，锌的质量理论上减小C6

5g3、锌银电池—纽扣电池正极(Ag2O)：ZnAg2O负极(Zn)正极(Ag2O)电解质(KOH)电池总反应：Zn+Ag2O=ZnO+2AgZn+2OH--2e-=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-负极(Zn)：

优点：比能量大，电压高、稳定，低污染。

用途：手表、相机、心率调节器等，适宜小电流连续放电。KOH一、一次电池(干电池)除颤器

植入式心脏复律除颤器锂一次电池其它一次电池一种用于心脏起博器的微型电池具有容量大、寿命长和电压稳定特点。该电池的电极材料分别是石墨和锂，电解质溶液为等物质的量的LiCl、AlCl3溶解在SOCl2中形成的溶液。这种电池的总反应为8Li+3SOCl2＝6LiCl+Li2SO3+2S，则该电池的负极反为

,正极反应为

.

3SOCl2+8e-=SO32-+2S+6Cl-

规律：对锂电池，一般负极为:Li-e-=Li+888Li-e-=Li+即，可以反复___电和___电，放充二、二次电池[也叫可充电电池]特点：是电池发展的一个重要方向。发生氧化还原反应的物质(电极、电解质溶液)大部分消耗后，又可以通过充电而恢复其供电能力。常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，目前汽车上使用的大多是铅蓄电池。负极(Pb)正极(PbO2)电解质(H2SO4)放电过程已知：PbSO4难溶于水

放电充电Pb-2e-=负极：正极：PbO2+2e-=注意：若电极反应产生的离子可以与电解质溶液中的离子反应，则要叠加写进电极反应式中。以Pb、PbO2作为电极板交替排列，浓硫酸做电解质溶液注意:不是可逆反应！(—)(+)1、铅蓄电池+SO42-

PbSO4请分析反应中的电子转移情况+4H+PbSO4+SO42-

+2H2O铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程[课本P97]二、二次电池①放电过程负极：

Pb+SO42--2e-=PbSO4正极：

PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O②充电过程还原反应氧化反应充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4[电池对外供电][电池外接电源]缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉PbSO4+2e-=Pb+SO42-2PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-阴极：阳极：(接电源负极)(接电源正极)

放电充电口诀：“正接正，负接负”放电原理充电原理练2.汽车的启动电源常用铅蓄电池，放电时的电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4＝2PbSO4↓＋2H2O，根据此反应判断下列叙述中正确的是（）A．需要定期补充H2SO4

B．放电时，正极附近溶液PH增大C．放电时，PbO2得电子，被氧化

D．电池充电时，溶液密度增大。E.电池放电时，每转移2mol电子，负极减少207克

BD×√√××2、银锌蓄电池反应式为：2Ag+Zn(OH)2

Zn+Ag2O+H2O充电放电正极壳：填充Ag2O和石墨负极盖：填充锌汞合金电解质：KOH溶液写出电极反应式:负极：

正极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-二、二次电池练3：银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：2Ag+Zn(OH)2

Ag2O+Zn+H2O放电充电判断下列说法正确的是（）A.放电时，Zn为负极，Ag2O为正极B.放电时正极附近溶液PH升高C.充电时，当有3.6克水生成，电池中转移电子数为0.2NAD.溶液中阴离子向正极方向移动，阳离子向负极方向移动AB负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2

正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-√×√×……2e-3、镉镍电池负极材料：

；正极材料：涂有

，电解质：

溶液。

写出放电时的电极反应式：特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。负极：

正极：反应式如下：Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2放电充电Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)22NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-CdNiO(OH)KOH其它二次电池：镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池……二、二次电池练4.化学电池在通信、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1)目前常用的镍镉(Ni-Cd)电池,其电池总反应可以表示为:Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物,有资料表明,一节废镍镉电池可以使1m2的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重,这是因为

。

Cd(OH)2和Ni(OH)2能溶于酸性溶液生成有毒的重金属离子等②④已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸,以下说法正确的是

①放电时Cd作正极②放电时Ni元素被还原③充电时化学能转变为电能④放电时化学能转变为电能(3)另一种常用的电池——锂电池(锂的相对原子质量为7),由于它的比容量(单位质量电极材料所能转换的电能)特别大而广泛应用于心脏起搏器,一般使用时间可长达十年,它的负极由金属锂制成,电池总反应可表示为Li+MnO2=LiMnO2。试回答:锂电池比容量特别大的原因是

。

锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制,为什么这种电池不能使用电解质的水溶液?请用化学方程式表示其原因:

。锂的摩尔质量小2Li+2H2O=2LiOH+H2↑[课本P97资料卡片——锂离子电池]Li1-xCoO2+LixC6

LiCoO2+6C放电充电放电总反应负极

正极

4.锂离子电池Li1-xCoO2+LixC6

=LiCoO2+6CLiC6﹣xe-=6C

+xLi+

Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2以钴酸锂—石墨锂电池为例：二、二次电池充电总反应阴极

阳极

LiCoO2+6C=Li1-xCoO2+LixC66C

+xLi+

+xe-=LiC6LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+xLi+Li1-xCoO2+LixC6

LiCoO2+6C放电充电4.锂离子电池以钴酸锂—石墨锂电池为例：二、二次电池三、燃料电池燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池Pt电极H2O2氢氧燃料电池模拟KOH①氧化剂与还原剂在工作时不断补充；②反应产物不断排出；③能量转化率高,可超过80%

(火力发电约30%多)，有利于节约能源。

缺点：体积较大、附属设备较多

优点：能量转换率高、清洁、对环境好其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……燃料电池的规律燃料电池与前几种电池的差别：

①燃料做负极，助燃剂氧气为正极②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。负极：2H2–4e-

=4H+正极：O2+4H++4e-

=2H2O负极：2H2+4OH-–4e-

=4H2O正极：O2+2H2O+4e-

=4OH-—

有效地防止电解质溶液对外壳的腐蚀总反应：2H2+O2=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O问:一段时间后，溶液酸性

PH:

减小问:一段时间后，溶液碱性

PH:

减小增大减小①酸性电解质（H2SO4)②碱性电解质（KOH)√记住√记住⑴氢氧燃料电池注意：没有“点燃”条件固体燃料电池介质电池反应：

2H2+O2

=2H2O

负极正极负极

正极2H2-4e-+2O2－=2H2O

O2+4e-=2O2－

2H2-4e-=4H+

O2+4H++4e-=2H2O

改变燃料H2正极：2O2+4H2O+8e-

=8OH-负极：CH4+10OH-–8e-

=CO32-+7H2OCH4

+2O2

=CO2+2H2OCH4+2O2+2OH-

=CO32-+2H2OCH4O21、CH4—空气燃料电池负极区：通入H2、CO、CH4、C2H5OH等正极区：通入O2、空气等氧化性气体酸性条件下正极：2O2+8H++8e-

=4H2O负极：CH4–8e-+2H2O

=CO2

+8H+

碱性条件下问：反应后溶液的pH如何变化？pH减小。总反应式:COCO—空气—H2SO4燃料电池正极式：负极式：CO—空气—KOH燃料电池C2H5OH—空气—H2SO4燃料电池C2H5OH—空气—KOH燃料电池C2H5OH注意：所有燃料电池

酸性条件下，正极：O2+4e-+4H+

=2H2O碱性条件下，正极：O2+4e-+2H2O=4OH-

改变燃料O2负极区：通入H2、CO、CH4、C2H5OH等正极区：通入O2、空气等氧化性气体练5.一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率而倍受重视。现有Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极能O2和CO2的混合气体，制作650℃时工作的燃料电池，其电池总反应是2CO+O2

=2CO2。则下列说法中正确的是（）A．通CO的一极是电池的正极B．负极电极反应是：O2+2CO2+4e-=2CO32-C．熔融盐中CO32-的物质的量在工作时保持不变

D．正极发生氧化反应C关于燃料电池负极：燃料（H2、CO、烃类、肼、甲醇、氨、煤气……）正极：O2电解质：①酸性溶液

②碱性溶液

③熔融金属氧化物

④熔融碳酸盐正极电极方程式O2+4H++4e-

=2H2OO2+2H2O+4e-

=4OH-O2+4e-=2O2-O2+4e-+2CO2=2CO32-减少污染节约资源四、环保问题——电池的回收利用绿色环保电池:指近年来研制开发和使用的高性能、无污染电池。绿色电池种种①金属氢化物镍电池:与镉镍电池有相同的工作电压(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金储氢材料作为负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其成为一种绿色环保电池。②锂离子蓄电池:由碳作负极，嵌锂的金属氧化物作正极和有机电解质构成，其工作电压为36伏，因此一个锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。③可充电碱锰电池:是在碱性锌锰原电池基础上发展起来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池的电流放电特性，而且能充电使用几十次至几百次。④太阳能电池:利用P—N结的光电效应，把太阳光能直接转换成电能，满足用户需要。这种发电具有无需燃料、无污染、无噪声、运行简单可靠、减少维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源的地域广泛采用。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B2.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为：

Li+MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（）A、Li是正极，电极反应为Li－e-=Li+B、Li是负极，电极反应为Li－e-=Li+C、Li是负极，电极反应为MnO2+e-=MnO2–D、Li是负极，电极反应为Li－2e-=Li2+B3.随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要