4.1.2 化學(xué)電源2022-2023學(xué)年高二化學(xué)課件（人教版選擇性必修1）

第四章

化學(xué)反應(yīng)與電能第一節(jié)第2課時(shí)化學(xué)電源高二化學(xué)新人教化學(xué)選擇性必修一《化學(xué)反應(yīng)原理》原電池裝置硫酸銅溶液CuZnAZnSO4溶液CuSO4溶液鹽橋離子交換膜單液原電池雙液原電池膜原電池Zn直接與電解質(zhì)溶液直接接觸反應(yīng)，部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。電流不穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間短。電流穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間長。缺點(diǎn)：電池內(nèi)阻大，電流小。改進(jìn)：減小電阻，將鹽橋換成膜【溫故知新】用于“神六”的太陽能電池筆記本電腦專用電池手機(jī)專用電池?cái)z像機(jī)專用電池各式各樣的紐扣電池【聯(lián)系生活】電池化學(xué)電池一次電池二次電池燃料電池如：普通干電池、堿性鋅錳電池、鋅銀紐扣電池等如：鉛蓄電池、鋰離子電池等如：氫氧燃料電池等太陽能電池太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。

原子能電池原子能電池也叫做放射性同位素電池，利用放射性同位素發(fā)射高能量的α射線，在熱電元件中將熱量轉(zhuǎn)化成電流?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能1、電池的分類2.判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)【討論】如果你擁有一臺(tái)筆記本電腦，你希望電腦中的電池有哪些優(yōu)點(diǎn)？電容量大，工作壽命長，充電時(shí)間短，體積小，質(zhì)量輕，性價(jià)比高等衡量電池優(yōu)劣的指標(biāo)：比能量：電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，單位：(W·h)/kg,(W·h)/L比功率：電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小，單位：W/kg,W/L儲(chǔ)存時(shí)間：電池的可儲(chǔ)存時(shí)間的長短科學(xué)家利用原電池原理設(shè)計(jì)化學(xué)電源時(shí)，要綜合考慮全面分析哪些因素？e-原電池比能量、輕便、安全、環(huán)?！瘜W(xué)反應(yīng)本身材料選擇化學(xué)反應(yīng)速率濃度、催化劑表面積……能量轉(zhuǎn)換率鹽橋……化學(xué)電源（一）一次電池電池總反應(yīng)負(fù)極（鋅筒）：Zn失去電子正極（石墨）：MnO2得到電子電解質(zhì)：NH4Cl(酸性）缺點(diǎn)？普通鋅錳干電池：堿性鋅錳干電池：外殼是鍍鎳鋼作正極，二氧化錳作為正極反應(yīng)物緊貼內(nèi)壁。銅釘作負(fù)極，鋅粉作為負(fù)極反應(yīng)物和氫氧化鉀膏劑緊裹其周圍。Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

+3采用超細(xì)纖維高致密性的隔膜,有良好的電解質(zhì)溶液的吸收和保持能力。

與普通鋅錳電池相比，堿性鋅錳電池的比能量和可儲(chǔ)存時(shí)間均有所提高。（一）一次電池Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

+3堿性鋅錳干電池電池總反應(yīng)書寫堿性鋅錳干電池的電極反應(yīng)式。負(fù)極：正極：Pb

+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

以平行排列的鉛、鉛銻合金柵架作為電極，負(fù)極板是鉛，正極板是鉛銻合金，柵架的作用是固定活性物質(zhì),正極板上覆蓋活性物質(zhì):二氧化鉛(PbO2),負(fù)極板上覆蓋活性物質(zhì):海綿狀純鉛(Pb),電解質(zhì)為30%的硫酸溶液。PbO2Pb（二）二次電池鉛蓄電池：優(yōu)點(diǎn)？VS①柵架結(jié)構(gòu)，串聯(lián)→增大電池容量②可充電一次電池二次電池缺點(diǎn)：比能量低，笨重。鉛蓄電池總反應(yīng)式：Pb+PbO2+2SO42—+4H+2PbSO4+2H2O

充電

放電二次電池在放電時(shí)起原電池的作用，在充電時(shí)起電解池的作用。Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O

請(qǐng)嘗試完成鉛蓄電池放電時(shí)電極反應(yīng)式。（已知:PbSO4既難溶于水也難溶于酸）負(fù)極：正極：放電充電鉛蓄電池鎘鎳電池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2

放電充電負(fù)極材料：Cd；正極材料：涂有NiO2電解質(zhì)：KOH溶液?？偡磻?yīng)式：練習(xí)：試寫出電池放電的電極反應(yīng)式：負(fù)極：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2正極：NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH-原電池電極反應(yīng)式的書寫（3）得失電子后生成的離子與溶液中哪些微粒反應(yīng)基本的思路、方法：（1）誰得電子（2）誰失電子（4）要注意溶液的酸堿性，適當(dāng)?shù)卦陔姌O方程式兩邊添加H+、OH—、H2O，以遵循電荷守恒和質(zhì)量守恒。【思維構(gòu)建】除顫器

植入式心臟復(fù)律除顫器（Implantablecardiacdefibrillator,ICD）鋰一次電池【學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)一】一種用于心臟起博器的微型電池具有容量大、壽命長和電壓穩(wěn)定特點(diǎn)。該電池的電極材料分別是石墨和鋰，電解質(zhì)溶液為等物質(zhì)的量的LiCl、AlCl3溶解在SOCl2中形成的溶液。這種電池的總反應(yīng)為8Li+3SOCl2＝6LiCl+Li2SO3+2S，則該電池的負(fù)極反為

,正極反應(yīng)為

.

8Li-8e-=8Li+

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

【拓展延伸】（三）燃料電池

燃料電池一種連續(xù)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,具有清潔、能量轉(zhuǎn)換率高的特點(diǎn)。①燃料電池的正極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)一般是O2，寫出正極反應(yīng)式（注意電解質(zhì)溶液）介質(zhì)電池反應(yīng)：2H2+O2=2H2O酸性負(fù)極正極堿性負(fù)極正極2H2-4e-=4H+

O2+4H++4e-=2H2O2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-1、氫氧燃料電池（電解質(zhì)溶液：KOH）負(fù)極：CH4+10OH-–8e-==CO32-+7H2O正極：2O2+4H2O+8e-==8OH-2、甲烷燃料電池CH4+2O2+2OH-==CO32-+2H2O3、甲醇燃料電池（電解質(zhì)溶液：KOH）正極：3O2+6H2O+12e-==12OH-負(fù)極：2CH3OH+16OH-–12e-==2CO32-+12H2O2CH3OH+4OH-+3O2===2CO32-+6H2OD

【學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)二】

[學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)三]

1.將兩個(gè)鉑電極放置在KOH溶液中，然后分別向兩極通入CH3OH和O2，即可產(chǎn)生電流，稱為燃料電池，下列敘述不正確的是(

)A．通入O2的電極為正極B．正極的電極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．負(fù)極的電極反應(yīng)式：

CH3OH＋O2＋6e－===CO2＋2H2OD．放電時(shí)溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)C除氫氣以外，烴、肼、甲醇、氨、煤氣等物質(zhì)均可以作燃料電池的燃料；除純氧氣外，空氣中的氧氣也可以作氧化劑2.科學(xué)家利用太陽能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，并開發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池。在直接以甲醇為燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，負(fù)極的反應(yīng)式為________正極的反應(yīng)式為________3/2O2+6H++6e-=3H2OCH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+

CH3OH+3/2O2=CO2+3H2O3．LED產(chǎn)品的使用為城市增添色彩，如圖是氫氧燃料電池驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的一種裝置示意圖。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A．該裝置將化學(xué)能最終轉(zhuǎn)化為電能B．a(chǎn)處通入O2

C．b處為電池正極，發(fā)生還原反應(yīng)D．通入O2的電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O

C4．固體氧化物燃料電池是以固體氧化鋯—氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2－)在其間通過。該電池的工作原理如圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng)。下列判斷正確的是(

)A．有O2參加反應(yīng)的電極a為電池的負(fù)極B．電極b的電極反應(yīng)式為H2＋2e－＋O2－===H2OC．電極a的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．該電池的總反應(yīng)式為2H2＋O2===2H2OD5.微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯(cuò)誤的是(

)A．正極反應(yīng)中有CO2生成B．微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C．質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D．電池總反應(yīng)為C6H12O6＋6O2＝6CO2＋6H2OA-+A、因?yàn)槭琴|(zhì)子交換膜，因此反應(yīng)的環(huán)境是酸性，有氧反應(yīng)區(qū)是正極區(qū)，即O2＋4H＋＋4e－=2H2O，故錯(cuò)誤；6．一種新型熔融鹽燃料電池具有高發(fā)電效率?，F(xiàn)用L