人教版高中化學(xué)選擇性必修1第四章化學(xué)反應(yīng)與電能化學(xué)電源課件

化學(xué)電源1.了解和學(xué)習(xí)電池的分類、優(yōu)點(diǎn)及適用范圍。2.了解幾類化學(xué)電源的構(gòu)造、原理。(重點(diǎn))3.掌握原電池電極方程式及總反應(yīng)方程式的書寫。(難點(diǎn))2習(xí)學(xué)目標(biāo)各種化學(xué)電源3情境導(dǎo)入結(jié)構(gòu)簡單一次電池反復(fù)使用二次電池連續(xù)工作燃料電池新型電池電池的研發(fā)判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)①比能量：單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，單位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。②比功率：單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小，單位是W·kg－1或W·L－1。③電池可儲(chǔ)存時(shí)間的長短。4情境導(dǎo)入化學(xué)電源是將化學(xué)能變成電能的裝置。原電池是化學(xué)電源的雛形，常分為如下三類：化學(xué)電源一次電池二次電池燃料電池又叫干電池，活性物質(zhì)(發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì))消耗到一定程度，就不能繼續(xù)使用了又稱可充電電池或蓄電池，放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生，可以重復(fù)使用一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源，如氫氧燃料電池5情境導(dǎo)入6普通鋅錳干電池是最早進(jìn)入市場(chǎng)的實(shí)用干電池。因其電解質(zhì)溶液用淀粉糊固定化，稱為干電池?；仡櫰胀ㄤ\錳干電池構(gòu)造示意圖一、一次電池一次電池是放電后不可充電的電池堿性干電池銀鋅電池主要反應(yīng)為：Times電極反應(yīng)活性物質(zhì)負(fù)極：Zn

正極：MnO2電極材料負(fù)極：Zn

正極：石墨棒離子導(dǎo)體NH4Cl和ZnCl2混合物正極：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH)知識(shí)點(diǎn)一一次電池分析普通鋅錳干電池長期占據(jù)市場(chǎng)和現(xiàn)在逐漸被替代的可能原因。AZn石墨棒NH4ClMnO2NH4ClZnCl2單液電池優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉。缺點(diǎn)：會(huì)發(fā)生自放電。放置不同時(shí)間后的普通鋅錳干電池7知識(shí)點(diǎn)一一次電池堿性鋅錳干電池結(jié)構(gòu)金屬外殼離子型導(dǎo)電隔膜Zn粉和KOH混合物銅針MnO2和KOH混合物堿性干電池容量高，能大電流連續(xù)放電。還具有優(yōu)良的低溫性能、儲(chǔ)存性能和防漏性能。電極反應(yīng)還原劑：Zn粉氧化劑

：MnO2電極材料負(fù)極：銅針正極：金屬外殼離子導(dǎo)體KOH、離子型導(dǎo)電隔膜8知識(shí)點(diǎn)一一次電池9電極活性物質(zhì):Zn粉、高活性電解MnO2電極材料：增大相對(duì)面積離子導(dǎo)體:高導(dǎo)電性的KOH溶液減小電池內(nèi)阻加快反應(yīng)速率大電流高電壓普通電池與堿性鋅錳干電池的比較知識(shí)點(diǎn)一一次電池10正極：2MnO2+2e-+2H2O2MnO(OH)+2OH-

正極金屬外殼離子型導(dǎo)電隔膜負(fù)極銅針e-Zn粉KOH混合物MnO2KOH混合物+-負(fù)極：Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2小結(jié)一次電池總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)20+4+3+2資料：堿性干電池增大了正負(fù)極間的相對(duì)面積，用高導(dǎo)電性的氫氧化鉀溶液替代了氯化銨、氯化鋅溶液，鋅也變成粉末狀，同時(shí)采用了反應(yīng)活性更高的電解二氧化錳粉

知識(shí)點(diǎn)一一次電池11二、二次電池二次電池又稱可充電電池或蓄電池，是一類放電后可以再充電而反復(fù)使用的電池?；仡欍U蓄電池鉛酸蓄電池的構(gòu)造示意圖稀硫酸鉛蓄電池優(yōu)點(diǎn)：電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉知識(shí)點(diǎn)二二次電池正極：PbO2+4H++SO42-+2e-

=PbSO4+2H2O負(fù)極：Pb+SO42-

-2e-=PbSO4

總反應(yīng)：1.鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池的構(gòu)造示意圖總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O鉛蓄電池的電極反應(yīng)物(Pb、PbO2)和放電后的產(chǎn)物(PbSO4)均以固體形式附著在電極材料表面。PbPbSO4負(fù)極PbO2PbSO4正極放電充電放電充電目的：使電極反應(yīng)物和產(chǎn)物富集在電極材料表面，充、放電時(shí)可以循環(huán)轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)電池重復(fù)使用。知識(shí)點(diǎn)二二次電池13負(fù)極

LixCy電極電極反應(yīng)負(fù)極嵌鋰石墨(______)：正極鈷酸鋰(

)：總反應(yīng)LixCyLixCy－xe－=xLi＋＋CyLiCoO2Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy放電時(shí)，Li＋從石墨中脫嵌移向正極，嵌入鈷酸鋰晶體中，充電時(shí)，Li＋從鈷酸鋰晶體中脫嵌，由正極回到負(fù)極，嵌入石墨中。這樣在放電、充電時(shí)，鋰離子往返于電池的正極、負(fù)極之間完成化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化。2.鋰離子電池知識(shí)點(diǎn)二二次電池負(fù)極：2H2-4e-4H+正極：O2+4H++4e-2H2O

燃料電池是一種連續(xù)的將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。稀硫酸氫氧燃料電池工作原理示意圖①燃料和氧化劑連續(xù)的由外部供給，生成物不斷地被排出，可以連續(xù)不斷地提供電能。②電池內(nèi)部的電極材料和離子導(dǎo)體在工作過程中不發(fā)生改變，使燃料電池可以持續(xù)工作。三、燃料電池1.構(gòu)造與工作原理氫氧燃料電池汽車知識(shí)點(diǎn)三燃料電池能量轉(zhuǎn)換:所有的燃燒均為放熱反應(yīng)，若能量以電的形式向外釋放，則形成燃料電池，所以燃料電池的總方程式類似燃燒的總方程式，只不過條件不同而已。理論上來說，所有的燃燒反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成燃料電池，所以燃料電池的燃料除氫氣外，還有烴、肼、甲醇、氨、煤氣等氣體或液體，且能量轉(zhuǎn)化率超過80%，由燃料電池組合成的發(fā)電站被譽(yù)為“綠色發(fā)電站”。知識(shí)點(diǎn)三燃料電池第四步最后據(jù)氫原子守恒配平H2O的化學(xué)計(jì)量數(shù)2.燃料電池電極反應(yīng)式的書寫第一步確定生成物故CH4的最終產(chǎn)物為CO32-和H2O；第二步確定價(jià)態(tài)變化及電子轉(zhuǎn)移知識(shí)點(diǎn)三燃料電池燃料電池電極反應(yīng)式書寫的注意事項(xiàng)(1)燃料電池的總反應(yīng)相當(dāng)于燃料的燃燒，書寫總反應(yīng)方程式時(shí)，要注意產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液是否發(fā)生反應(yīng)，若能反應(yīng)，電解質(zhì)溶液要寫在總反應(yīng)方程式中。(2)燃料電池正極反應(yīng)的本質(zhì)是氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，即O2＋4e－=2O2－，產(chǎn)生的O2－存在形式與電解質(zhì)溶液的酸堿性和電解質(zhì)的狀態(tài)有著密切的關(guān)系。(3)書寫燃料電池的電極反應(yīng)式，一定要注意電解質(zhì)的酸堿性。堿性溶液電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)H＋；酸性溶液電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)OH－。知識(shí)點(diǎn)三燃料電池18電池類型原理工藝及目的一次電池二次電池燃料電池原電池原理加入隔膜分隔氧化劑與還原劑，減少電池自損耗。原電池及電解池原理將相關(guān)活性物質(zhì)富集在電極材料表面，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化。原電池原理燃料和氧化劑連續(xù)由外部提供，保持電極材料和離子導(dǎo)體穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)工作。使用后的廢棄電池中含有大量的重金屬、酸和堿等有害物質(zhì)，隨處丟棄會(huì)給土壤、水源等造成嚴(yán)重的污染。廢棄電池要進(jìn)行回收利用?！菊n堂小結(jié)】191.下列說法錯(cuò)誤的是()A.氧化還原反應(yīng)所釋放的化學(xué)能，是化學(xué)電源的能量來源B.化學(xué)電源中的負(fù)極材料不一定參加電極反應(yīng)C.二次電池的充電和放電過程是可逆反應(yīng)D.丟棄廢舊電池不但會(huì)污染環(huán)境，而且是資源的極大浪費(fèi)C隨堂訓(xùn)練2.電子表和電子計(jì)算器的電源通常用微型銀—鋅電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，總反應(yīng)式為Ag2O＋H2O＋Zn=Zn(OH)2＋2Ag。下列說法正確的是(

)A.Ag2O是正極，Zn是負(fù)極B.Zn是正極，Ag2O是負(fù)極C.工作時(shí)，電池負(fù)極區(qū)溶液pH增大D.工作時(shí)，電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極A隨堂訓(xùn)練4.將兩個(gè)鉑電極放置在KOH溶液中，然后分別向兩極通入CO和O2，即可產(chǎn)生電流，稱為燃料電池，下列敘述正確的是