1.2课时2化学电源课件高二上学期化学选择性必修1

化学电源第1章化学反应与能量转化1.了解化学电源种类并认识化学电源在实际生活中的应用。2.掌握一次电池、二次电池的反应原理并能书写电极反应式。3.理解常见的氢氧燃料电池的工作原理，并能设计简易氢氧燃料电池。4.会书写不同介质条件下，其他燃料电池的电极反应。铅蓄电池手机电池笔记本电池在生活中，你接触过这些电池吗？它们属于哪一类电池，你知道它们的工作原理及应用吗？一、化学电源1.概念：化学电源是将化学能转化为电能的实用装置。2.化学电源的分类一次电池可充电电池(二次电池)燃料电池化学电源可反复充电和放电，充电时是一个电解池；放电时是一个原电池能量利用率高，可连续使用，污染轻只能放电，不能充电化学电源也可按其电解质性质分为中性电池、酸性电池、碱性电池。（1）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负极材料正极材料离子导体正极反应物酸性锌锰干电池碱性锌锰干电池负极材料正极材料离子导体电池反应：负极：正极：Zn－2e－===Zn2＋电池反应：负极：正极：Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOHZn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－

二氧化锰和石墨锌粉和氢氧化钾思考：这两种锌锰干电池在使用的过程中有什么不同？锌筒二氧化锰和炭黑氯化铵和氯化锌石墨电极二氧化锰和石墨锌粉和氢氧化钾制作简单、价格低廉，但新电池较易发生自放电而导致存放时间较短、放电后电压下降较快等单位质量输出的电能多且储存时间长，适用于大电流和连续放电（2）铅蓄电池放电反应和充电反应总反应式表示如下：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。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。放电过程中，负极的质量增大，稀H2SO4的浓度减小。充电时，阳极与直流电源正极相连，阴极与直流电源负极相连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1.一种可充电锂离子电池——钴酸锂-石墨锂电池，其电池反应为LixCy＋Li1－xCoO2===LiCoO2＋Cy。(1)写出电池放电时的电极反应式。负极：______________________；正极：_______________________________。(2)简述放电和充电过程中Li＋运动情况。LixCy－xe－===xLi＋＋CyLi1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2放电时，锂离子从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中；充电时，锂离子从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。优点缺点电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉单位质量电池释放的电能少（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。

制作简易氢氧燃料电池，试管A、B中的电极为多孔的石墨惰性电极实验操作：闭合K1，断开K2，通入电流，电解水，制作H2和O2。电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极，切断K1，闭合K2结论：H2和O2发生原电池反应产生电流增强导电性O2H2体积大指针偏转,两试管中气体体积逐渐减小分析该氢氧燃料电池的工作原理：电池反应：2H2＋O2===2H2O；负极：2H2－4e－＋4OH－===4H2O；正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；离子导体：KOH溶液。氢氧燃料电池的工作原理思考与讨论：氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应分析下面3种氢氧燃料电池的工作原理示意图，完成表格内容。装置电池反应：2H2＋O2===2H2O传导离子A负极_____________________________正极_________________B负极______________________正极________________________C负极___________________________________正极________________________2H2－4e－＋2O2－===2H2OO2＋4e－===2O2－2H2－4e－===4H＋O2＋4H＋＋4e－===2H2OH＋O2－燃料电池电极反应式书写的方法第一步：写出燃料电池的总反应式燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加和后的反应。第二步：写出电池的正极反应式正极反应物一般为氧气得电子，介质不同时其电极反应式有所不同，如：酸性电解质溶液：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；碱性电解质溶液：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－；熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===。第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式。电池反应的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。因为O2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O2。例：甲烷燃料电池成本远低于以氢气为燃料的传统燃料电池。(1)在酸性介质中负极反应式：____________________________；正极反应式：______________________；总反应式：________________________。CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋2O2＋8H＋＋8e－===4H2OCH4＋2O2===CO2＋2H2O(2)在碱性(KOH溶液)介质中负极反应式：

；正极反应式：

；总反应式：

。例：甲烷燃料电池成本远低于以氢气为燃料的传统燃料电池。1.在碱性锌锰电池中,已知氢氧化钾为电解质,发生的电池总反应为Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列有关该电池的电极反应式的书写正确的是(

)A.负极反应式为Zn-2e-=Zn2+B.负极反应式为Zn+2H2O-2e-=Zn(OH)2+2H+C.正极反应式为2MnO2+2H++2e-=2MnO(OH)D.正极反应式为2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-D2.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