6.1.3化學(xué)電源課件高一下學(xué)期化學(xué)人教版

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化常見的化學(xué)電源第六章高一化學(xué)21本節(jié)難點3一次電池燃料電池二次電池1799年，意大利科學(xué)家伏打發(fā)明了世界上最早的電池--伏打電池。由于它的誕生，加深了人們對光、熱、電磁、化學(xué)變化之間的關(guān)系的認(rèn)識，導(dǎo)致了與電化學(xué)、電磁相聯(lián)系的一系列重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，也為電力應(yīng)用開辟了廣闊的前景。人類歷史上的第一塊電池--伏打電池1.定義將化學(xué)能變成電能的裝置2.分類①一次電池又稱不可充電電池——如：干電池電池消耗到一定程度，就不能使用；（只放不充，環(huán)境污染）。如普通干電池、堿性鋅錳電池、鋅銀紐扣電池等。②二次電池又稱充電電池——蓄電池放電后可以再充電重新使用；放電為原電池，充電為電解池。（可放可充，發(fā)展方向）。如鉛蓄電池、鋅銀蓄電池、鎘鎳電池、鋰離子電池等。③燃料電池一種將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。（能量很高，前景遠(yuǎn)大）。如氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、甲醇燃料電池等。④其他電池：如海水電池、心臟起搏電池等。（特殊用途，現(xiàn)代科技）常見的化學(xué)電源1.鋅錳干電池鋅錳干電池的構(gòu)造如圖所示。①鋅筒為_____，電極反應(yīng)是_________________。②石墨棒為

，最終被還原的物質(zhì)是_________。③NH4Cl糊的作用是_____________。④特點：放電后不能充電，便于攜帶，價格低。負(fù)極Zn－2e－===Zn2＋正極二氧化錳作電解質(zhì)溶液電解質(zhì)是氯化銨具有酸性，因此電池不能長期保存（自放電）。2MnO2+2NH4++2e—=2MnOOH+2NH3↑一次電池定義：放電之后不能充電的電池。（內(nèi)部氧化還原反應(yīng)無法逆向進(jìn)行）1.某普通鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是A.鋅筒是原電池的正極B.石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C.銨根離子流向石墨電極D.電子經(jīng)石墨棒沿電解質(zhì)溶液流向鋅筒C2.堿性干電池一次電池鋅錳干電池在使用過程中，鋅會逐漸溶解，鋅外殼變薄，最后內(nèi)部的糊狀電解質(zhì)會泄露出來，使電器腐蝕。為了延長電池壽命和提高其性能，人們將在外殼套上防腐金屬筒或塑料筒制成防漏電池，電池內(nèi)的電解質(zhì)NH4Cl糊換成濕的KOH，制成了堿性鋅錳電池。

鋅粉取代鋅筒，KOH取代NH4Cl，增大接觸面積加快反應(yīng)速率，減少電池內(nèi)阻，電流大電壓高壽命長。負(fù)極：Zn+2OH––2e–=Zn(OH)2

正極：2MnO2+2H2O+2e–=2MnOOH+2OH–

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

3.銀鋅紐扣電池鈕扣電池：不銹鋼制成一個由正極殼和負(fù)極蓋組成的小圓盒，盒內(nèi)靠正極一端填充由Ag2O和少量石墨組成的正極活性材料，負(fù)極蓋一端填充鋅汞合金作負(fù)極活性材料，電解質(zhì)溶液為濃KOH溶液，已知電池內(nèi)Zn的氧化產(chǎn)物為ZnO負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-

Ag2O

+Zn=ZnO

+

2Ag二次電池

充電電池又稱二次電池或蓄電池，放電時所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時又逆向進(jìn)行，使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。汽車用鉛酸蓄電池鎳氫電池化學(xué)能電能充電放電二次電池1.鉛蓄電池正極：PbO2

負(fù)極：

Pb

電解質(zhì)溶液：稀硫酸負(fù)極:Pb+SO42--2e-=PbSO4

正極:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O氧化反應(yīng)還原反應(yīng)總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4

=

2PbSO4+2H2O放電反應(yīng)總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=

Pb+PbO2+2H2SO4

充電反應(yīng)負(fù)極:Pb+SO42--2e-=PbSO4

正極:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O氧化反應(yīng)還原反應(yīng)總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4

=

2PbSO4+2H2O放電反應(yīng)2．(2022·浙江舟山調(diào)研)氟離子電池是一種前景廣闊的新型電池，其能量密度是目前鋰電池的十倍以上。其中一種氟離子電池的工作原理為3Mg＋2BiF3放電充電3MgF2＋2Bi(MgF2為難溶鹽)，電解質(zhì)為熔融氟化物。下列說法正確的是(

)A．放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Mg－2e－＋2F－=MgF2B．放電時，電子從鎂電極流出，經(jīng)電解質(zhì)流向正極C．放電時，化學(xué)能完全轉(zhuǎn)化為電能D．放電時，F(xiàn)－向正極移動A導(dǎo)學(xué)案7頁課堂練習(xí)二次電池2.鋰離子電池負(fù)極（鋰）：正極：Li-e-=Li+

Li1-xCoO2+xe-+xLi+=LiCoO2Li1-xCoO2新一代可充電綠色電池，可用于筆記本電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等低功耗電器。鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比較，使用壽命大大延長。石墨作正極。注意：此電池的電解液不能是水溶液，因為鋰和水反應(yīng)。SOCl2科學(xué)·技術(shù)·社會發(fā)展中的燃料電池燃料電池是一種將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置，具有清潔、安全、高效等特點。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80％以上。當(dāng)以氫氣為燃料時，產(chǎn)物為水；以甲烷為燃料時，產(chǎn)物為水和二氧化碳。與常規(guī)發(fā)電廠相比，其二氧化碳排放量明顯降低。燃料電池與干電池或蓄電池的主要差別在于反應(yīng)物不是儲存在電池內(nèi)部，而是從外部提供，這時電池起著類似試管、燒杯等反應(yīng)器的作用。燃料電池供電量易于調(diào)節(jié)，能適應(yīng)用電器負(fù)載的變化，而且不需要很長的充電時間，在航天、軍事和交通等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。我國研制的燃料電池和超級電容混合動力有軌電車燃料電池燃料電池負(fù)極（通H2）：正極（通O2）：總反應(yīng)：O2+2H2

=2H2O

氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。堿性介質(zhì)。通燃料的電極為負(fù)極，通氧化劑的電極為正極。2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-

燃料電池負(fù)極（通H2）：正極（通O2）：總反應(yīng)：O2+2H2

=2H2O

氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。酸性介質(zhì)。2H2-4e-=4H+O2+4e-

+4H+=2H2O注意：①在燃料電池中，燃料（還原性氣體）在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化劑（通常為氧氣）在正極發(fā)生氧化還原反應(yīng)②燃料電池在使用過程中，沒有發(fā)生燃料與氧化劑之間的直接燃燒，而是在兩極發(fā)生了電極反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。③燃料電池的電極一般為惰性電極，且具有較強(qiáng)的催化活性，如鉑電極、活性碳電極。(1)燃料電池是利用燃料的燃燒發(fā)電(

)(2)燃料電池中，燃料在正極上發(fā)生氧化反應(yīng)(

)(3)氫氧燃料電池將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?

)(4)原電池中正極材料一定發(fā)生還原反應(yīng)(

)(5)原電池中的負(fù)極反應(yīng)一定是電極材料失電子(

)

2.國家電投氫能公司全自主研發(fā)的“氫騰”燃料電池系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于氫能大巴。某種氫燃料電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖，下列說法正確的是A.電池工作時，電解質(zhì)溶液中的H＋向b極移動B.a極發(fā)生的電極反應(yīng)為H2＋2e－＋2OH－===2H2OC.b極為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)D.當(dāng)外電路有1mol電子轉(zhuǎn)移時，b極消耗5.6LO2A負(fù)極（通CH4）：正極（通O2）：總反應(yīng)：CH4+

2O2+2OH-=CO32-+

3H2O甲烷燃料電池（堿性條件下）CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2OO2+4e-

+2H2O=4OH-負(fù)極（通CH4）：正極（通O2）：總反應(yīng)：CH4+

2O2=CO2+

2H2O甲烷燃料電池（酸性條件下）CH4-8e-+2H2O

=CO2+8H+O2+4e-+4H+=2H2O甲醇燃料電池：電解質(zhì)溶液：稀硫酸總反應(yīng)：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O負(fù)極：2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2↑+12H+正極：3O2+12H++12e-=6H2O電解質(zhì)溶液：KOH溶液總反應(yīng)：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O負(fù)極：2CH3OH+16OH--12e-=2CO32-↑+12H2O正極：3O2+6H2O+12e-=12OH-4.一種直接鐵燃料電池(電池反應(yīng)為3Fe＋2O2===Fe3O4)的裝置如圖所示，下列說法正確的是A.Fe極為電池正極B.KOH溶液為電池的電解質(zhì)溶液C.電子由多孔碳極沿導(dǎo)線移向Fe極D.5.6gFe參與反應(yīng)，導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移1.204×1023個電子B特斯拉汽車所用松下18650鋰離子電池化學(xué)與職業(yè)電池研發(fā)人員