6.3.2化學電源-2024學年高一化學同步課堂（蘇教版2019必修第二冊）

第三節(jié)化學能與電能的轉(zhuǎn)化

課時2

化學電源

專題六

化學反應(yīng)與能量變化授課人：學習目標1．知道化學電源的分類方法。2．熟悉幾種常見化學電源的組成和工作原理。3．了解化學電源廣泛的應(yīng)用及廢舊電池對環(huán)境的危害，設(shè)想其處理方法，提升科學態(tài)度和社會責任的核心素養(yǎng)。一、化學電源簡易電池無法長久穩(wěn)定地使用，于是人們發(fā)明并制造了多種多樣的能夠較長時間穩(wěn)定持續(xù)供電的化學電源。化學電源的能量轉(zhuǎn)化率比燃料燃燒高得多。一次電池用過之后不能復原二次電池充電后能繼續(xù)使用二次電池一次電池干電池原理一、化學電源1．鋅錳干電池負極：2MnO2＋2NH4+＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O正極：Zn－2e－===Zn2＋鋅筒石墨棒糊狀的MnO2、NH4Cl電解質(zhì)：一、化學電源缺陷鋅錳干電池電量小，而且在放電過程中容易發(fā)生氣脹或漏液，會導致電器設(shè)備的腐蝕。改進①在外殼套上防腐金屬筒或塑料筒制成防漏電池；②將電池內(nèi)的電解質(zhì)NH4Cl換成濕的KOH，并在構(gòu)造上進行改進，制成堿性鋅錳電池。一、化學電源2．充電電池（1）鉛蓄電池放電過程負極：正極：Pb+SO4

2--2e-=PbSO4PbPbO2硫酸溶液電解質(zhì)：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O一、化學電源（2）銀鋅紐扣電池放電過程負極：正極：Zn-2e-+2OH-==Zn(OH)2ZnAg2OKOH溶液電解質(zhì)：Ag2O+H2O+2e-==2Ag+2OH-總反應(yīng)：

Zn+Ag2O+H2O

2Ag+Zn(OH)2一、化學電源（3）鎳氫電池放電過程負極：正極：MH-e-+OH-=M+H2OMHNiO(OH)KOH溶液電解質(zhì)：NiO(OH)+e-=NiO+OH-總反應(yīng)：

NiO(OH)+MHNiO+M+H2O3．燃料電池一、化學電源燃料電池在使用過程中并沒有發(fā)生燃料的燃燒，而是燃料和氧化劑分別在兩極放電，將化學能轉(zhuǎn)化為電能。燃料的燃燒是一種劇烈的氧化還原反應(yīng)，而燃料電池中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)則是緩和平穩(wěn)的。燃料燃燒時，大量的熱能釋放到空氣中，能量利用率低；燃料電池工作時，能量轉(zhuǎn)化率較高，是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置。

01燃料電池的本質(zhì)是燃料與氧化劑之間能夠發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，且能夠?qū)ν夥懦瞿芰俊?/p>

02

03

04一、化學電源3．燃料電池氫氧燃料電池甲醇空氣燃料電池負極：鈀碳/甲醇正極：鉑-燒結(jié)鎳/空氣電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀溶液電池反應(yīng)：

2CH3OH+3O2+4OH=6H2O+

2CO32-負極：鉑碳/氫氣正極：鉑碳/氧氣電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀溶液電池反應(yīng)：

2H2+O2=

H2O一、化學電源3．簡易燃料電池的制備原理：構(gòu)成了氫氧燃料電池，先電解水生成了H2和O2，H2在負極，電極反應(yīng)：2H2－4e－===4H＋，O2在正極，電極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－一、化學電源(1)優(yōu)點：清潔；工作電壓高；能量密度大；質(zhì)量輕。(2)用途：廣泛用于手機、筆記本電腦、數(shù)碼相機等便攜式電子設(shè)備。4．鋰離子電池二、電解將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置利用電解我們可以獲得普通化學方法難以制備的物質(zhì)。應(yīng)用：二次電池的充電，冶煉活潑金屬鈉、鎂、鋁等應(yīng)用：電解水制得氫氣和氧氣；電解飽和食鹽水制備燒堿、氯氣和氫氣。電解電解池典例解析例1、Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是(

)A．負極反應(yīng)式為Mg－2e－===Mg2＋B．正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===AgC．電池放電時Cl－由正極向負極遷移D．負極會發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑B三、電極反應(yīng)式的書寫及判斷書寫電極反應(yīng)式的原則電極反應(yīng)式遵循質(zhì)量守恒得失電子守恒電荷守恒遵循離子方程式的書寫規(guī)則兩電極反應(yīng)式相加得電池總化學(或離子)方程式電極反應(yīng)式形式負極反應(yīng)：還原劑－ne－===氧化產(chǎn)物正極反應(yīng)：氧化劑＋ne－===還原產(chǎn)物三、電極反應(yīng)式的書寫及判斷電極反應(yīng)式的書寫思路三、電極反應(yīng)式的書寫及判斷燃料電池電極反應(yīng)式的書寫(1)電極判斷的方法：分析電池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的方程式，化合價升高失電子的物質(zhì)(如燃料電池中的可燃物)為負極反應(yīng)物，化合價降低得電子的物質(zhì)(如燃料電池中通的空氣或氧氣)為正極反應(yīng)物。三、電極反應(yīng)式的書寫及判斷(2)電極反應(yīng)式的書寫：①規(guī)律：原電池的兩電極反應(yīng)式之和即為總反應(yīng)式。③注意事項：一看電極材料；二看介質(zhì)環(huán)境；三看附加條件與信息。②介質(zhì)環(huán)境：結(jié)合介質(zhì)環(huán)境和電荷守恒，補充適當?shù)奈⒘?，如酸性為H＋和H2O、堿性為OH－和H2O。得氧時，酸性溶液反應(yīng)物中加H2O，堿性或中性時加OH－；失氧時，反應(yīng)物中酸性加H＋，堿性或中性加OH－。典例解析例2．如圖所示，可形成氫氧燃料電池。通常氫氧燃料電池有酸式(當電解質(zhì)溶液為硫酸時)和堿式[當電解質(zhì)溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時]兩種。試回答下列問題：(1)酸式電池的電極反應(yīng)：負極：________________，正極：__________________；電池總反應(yīng)：_________________________。

2H2＋O2===2H2O2H2－4e－===4H＋O2＋4e－＋4H＋===2H2O典例解析例2．如圖所示，可形成氫氧燃料電池。通常氫氧燃料電池有酸式(當電解質(zhì)溶液為硫酸時)和堿式[當電解質(zhì)溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時]兩種。試回答下列問題：(2)堿式電池的電極反應(yīng)：負極：________________，正極：__________________；電池總反應(yīng)：_________________________。2H2＋O2===2H2O2H2－4e－＋4OH－===4H2O

O2＋4e－＋2H2O===4OH－

課堂小結(jié)化學電源電極反應(yīng)式的書寫及判斷不良反應(yīng)一次電池二次電池燃料電池電解書寫原則書寫方法隨堂練習1、鉛蓄電池工作原理如下圖所示，在電池工作時PbO2，電極發(fā)生反應(yīng)，PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－===PbSO4＋2H2O，下列說法不正確的是(

)A．該電極反應(yīng)中PbO2是氧化劑B．鉛蓄電池是二次電池C．放電時，電子由PbO2電極經(jīng)H2SO4溶液回到Pb電極D．該電池放電過程中，正、負極轉(zhuǎn)移電子相等C隨堂練習2、乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200℃左右時供電，電池總反應(yīng)為：C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，電池示意如圖，下列說法中，正確