1.2.2 化学电源 课件 高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

电极电势德国化学家能斯特提出了双电层理论：当金属放入溶液中时，一方面金属中处于热运动的金属离子在水分子的作用下，离开金属表面进入溶液。金属性质愈活泼，这种趋势就愈大；另一方面溶液中的金属离子，由于受到金属表面电子的吸引，而在金属表面沉积，溶液中金属离子的浓度愈大，这种趋势也愈大。在一定浓度的溶液中达到平衡后，在金属和溶液两相界面上形成了一个带相反电荷的双电层，双电层的厚度虽然很小(约为10-8厘米数量级),但却在金属和溶液之间产生了电势差（电极电势）。电极电势电极电极溶液溶液无法测得单个电极的电势，因为我们得到是两个电极的电势差。我们常说的电极电势是相对与校准氢电极的相对值！（-）Zn|Zn2+（1mol/L）||H+（1mol/L）|H2（pΘ）|Pt（＋）E池=0.76V电极电势越负，失电子能力越强；电极电势越正，得电子能力越强。E池=E正-E负E负=-0.76（-）Pt|H2（pΘ）|H+（1mol/L）||Cu2+（1mol/L）|Cu（＋）E池=0.34V（-）Pt|H2（pΘ）|H+（1mol/L）||Ag+（1mol/L）|Ag（＋）E池=0.80V第1章化学反应与能量转化第2节化学能转化为电能——电池第2课时化学电源化学电源的分类一次电池(只能放电不能充电，使用后即弃去)二次电池(可以反复充电和放电)燃料电池为什么废弃电池要进行回收利用？使用后的废弃电池中含有大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。思考锌锰干电池(一次电池)酸性锌锰干电池锌筒石墨棒MnO2和CNH4Cl、ZnCl2

负极：Zn-2e-=Zn2+正极：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O锌锰干电池(一次电池)碱性锌锰干电池电池反应：Zn+2MnO2+H2O=ZnO

+2MnOOH碱式氧化锰负极：Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O正极：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－锌粉和KOHMnO2和石墨小试身手锌银纽扣电池示意图如图所示，请根据电池反应:Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag写出两个电极的电极反应方程式。负极：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2

正极：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－通常从电极进出物质的化合价升降电子、离子的移向方向

电极材料活泼性等角度分析。(2)注意电解质溶液中可参与反应的离子并配平电荷守恒。(3)根据原子守恒配平其他系数。判断下列电池放电时的电解质溶液的酸碱性，并写出电极反应式。1.镍镉电池:NiO2+Cd+2H2O=Cd(OH)2+Ni(OH)2负极：______________正极：_____________2.氢镍电池:H2+2NiO(OH)=2Ni(OH)2负极：______________正极：_____________小试身手Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2

NiO2＋2e－＋2H2O=Ni(OH)2＋2OH－H2

-2e-

+2OH-=2H2ONiO(OH)＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－铅蓄电池(二次电池)Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4

+2H2O放电充电负极Pb：Pb+SO42--2e-=PbSO4正极PbO2：PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O负极材料：Pb，负极反应物：Pb正极材料：PbO2，正极反应物:PbO2电解液:30%的H2SO4溶液(1)放电时的反应①负极反应：②正极反应：③电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O放电Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O充电铅蓄电池(二次电池)以铅蓄电池为例，可充电的二次电池中的放电反应与充电反应是否互为可逆反应，为什么？思考Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4

+2H2O放电充电不是可逆反应。因为反应条件不同，充电过程要在通电的条件下实现，即电解。铅蓄电池是典型的可充型电池，电池总反应式为：请回答下列问题：(1)放电时，电解液中H2SO4的浓度将变____;(2)当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加_____g。48Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电小试身手小下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是(

).A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏C．铅蓄电池工作过程中，每通过2mol电子，负极质量减轻207gD．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源C增重96g第1章化学反应与能量转化第2节化学能转化为电能——电池第2课时化学电源不可思议的电池——浓差电池物质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池称为浓差电池。如图是由Ag电极和硝酸银溶液组成的电池，工作时，b电极的质量不断增大，下列说法错误的是（）A.由交换膜右侧向左侧迁移B.a极为负极,发生氧化反应C.交换膜左侧溶液浓度最终会大于交换膜右侧溶液浓度D.原电池的总反应不一定是氧化还原反应形成原电池的本质：电子的转移（电势差）！但是电子的转移并不一定对应着一个氧化还原反应，而一个氧化还原反应一定对应着一个原电池。C燃料电池多孔石墨电极相当于燃烧反应的电池反应以惰性电极（石墨）为电极材料在正负极分别通入氧化剂和燃料氧化剂：氧气、H2O2还原剂：燃料（H2/CH4/乙醇/甲醇/葡萄糖等）正极负极离子导体介质电池反应：2H2+O２=2H2O

负极反应正极反应以石墨为电极材料液态电解质固态熔融电解质酸性碱性中性碳酸盐（正极同时充入O2和CO2）传导O2-探究学习负极：2H2-4e-=4H+

正极：O2+4H+

+4e-=2H2O分析氢氧燃料电池的工作原理，稀硫酸做离子导体，写出电极反应式。探究学习分析氢氧燃料电池的工作原理，质子交换膜做离子导体，写出电极反应式。负极：2H2-4e-=4H+

正极：O2+4H+

+4e-=2H2O探究学习负极：2H2+4OH--4e-=4H2O正极：O2+2H2O+4e-=4OH-分析氢氧燃料电池的工作原理，NaOH溶液做离子导体，写出电极反应式。分析氢氧燃料电池的工作原理，NaCl溶液做离子导体，写出电极反应式。正极：O2+2H2O+4e-=4OH-负极：2H2-4e-=4H+

探究学习分析氢氧燃料电池的工作原理，固体电解质(可传导O2-)做离子导体，写出电极反应式。负极：2H2-4e-+2O2－=2H2O

正极：O2+4e-=2O2－

探究学习分析氢氧燃料电池的工作原理，熔融碳酸盐做离子导体，写出电极反应式。(正极同时充入O2和CO2)负极：2H2+2CO32--4e-=2H2O+2CO2正极：O2+4e-+2CO2=2CO32－

除了氢气外，甲烷、甲醇和乙醇等也可用作燃料电池的负极反应物。氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。燃料电池的电极不参与反应，电池的正、负极反应物分别是氧化剂和燃料。燃料电池具有能量利用效率高、可连续使用和污染轻等优点，已成为一种发展前景十分广阔的化学电源。探究学习1写对方程式，标准化合价2得失电子看不见全靠化合价来体现3溶液环境定乾坤CH4+2O2=CO2+2H2O-4+4CH4-8e-=CO2CH4-8e-+10OH-=CO32-4元素守恒基本功搭框架定得失配电荷CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O守恒观CH4O2KOH溶液负极：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O正极：2O2+8e-+4H2O=8OH-总：CH4+2O2+2OH-=CO32-+2H2O模型认知写出下列甲烷燃料电池的电极反应式：(1)酸性条件正极反应式：_______________________________；负极反应式：_______________________________。(2)碱性条件正极反应式：_______________________________；负极反应式：_______________________________。2O2＋8H＋＋8e－=4H2OCH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋2O2＋4H2O＋8e－=8OH－CH4＋10OH－－8e－=CO32-＋7H2O小试身手写出下列甲烷燃料电池的电极反应式：(3)固体电解质(高温下能传导O2－)燃料电池负极反应式：_______________________________；正极反应式：_______________________________。(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境正极反应式：_______________________________；负极反应式：_______________________________。2O2＋8e－=4O2－CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O2O2＋4CO2＋8e－=4CO32-CH4＋4CO32-－8e－=5CO2＋2H2O小试身手写出下列甲醇燃料电池的电极反应式：(1)酸性条件正极反应式：_______________________________；负极反应式：_______________________________。(2)碱性条件正极反应式：_______________________________；负极反应式：_______________________________。O2＋4e－＋4H＋=4H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－小试身手CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+CH3OH