《4.1.2 化学电源2022-2023学年高二化学课件（人教版选择性必修1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4.1.2 化学电源2022-2023学年高二化学课件（人教版选择性必修1）（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第四章 化学反应与电能第一节第2课时 化学电源高二化学 新人教化学选择性必修一化学反应原理原电池装置硫酸铜溶液CuZnAZnSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液盐桥盐桥离子交换膜单液原电池双液原电池膜原电池ZnZn直接与电解质溶液直直接与电解质溶液直接接触反应，部分化学接接触反应，部分化学能转化为热能。电流不能转化为热能。电流不稳定，持续时间短。稳定，持续时间短。电流稳定，持续时间长。电流稳定，持续时间长。缺点：电池内阻大，电缺点：电池内阻大，电流小。流小。改进：减小电阻，改进：减小电阻，将盐桥换成膜将盐桥换成膜用于“神六”的太阳能电池笔记本电脑专用电池手机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电
2、池电池化学电池一次电池二次电池燃料电池如：普通干电池、碱性锌锰电池、锌银纽扣电池等如：铅蓄电池、锂离子电池等如：氢氧燃料电池等太阳能电池太阳能电池是通过光电效应或者光太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的化学效应直接把光能转化成电能的装置。装置。原子能电池原子能电池也叫做放射性同位素电池，利用放射性同位素发射高能量的原子能电池也叫做放射性同位素电池，利用放射性同位素发射高能量的射射线，在热电元件中将热量转化成电流。线，在热电元件中将热量转化成电流。化学能转化化学能转化为电能为电能【讨论】如果你拥有一台笔记本电脑，你希望电脑中的电池有哪些优点？【讨论】如果你拥有一台笔记本电
3、脑，你希望电脑中的电池有哪些优点？电容量大，工作寿命长，充电时间短，体积小，质量轻，性价比高等电容量大，工作寿命长，充电时间短，体积小，质量轻，性价比高等衡量电池优劣的指标：衡量电池优劣的指标：比能量：比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位：的多少，单位：(Wh)/kg,(Wh)/L(Wh)/kg,(Wh)/L比功率：比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位：的大小，单位：W/kg,W/LW/kg,W/L储存时间：储存时间：电池的可储存时间的长短电池的可储存时间的长短科学家利用原电池原理设计化学电
4、源时，要综合考科学家利用原电池原理设计化学电源时，要综合考虑全面分析哪些因素？虑全面分析哪些因素？e-原电池原电池比能量、轻便、比能量、轻便、安全、环保安全、环保化化学学反反应应本本身身材料选择材料选择化化学学反反应应速速率率浓度、催化剂表面浓度、催化剂表面积积能能量量转转换换率率盐桥盐桥 化学电源化学电源电池总反应负极（锌筒）：Zn失去电子正极（石墨）：MnO2得到电子电解质：NH4Cl(酸性）缺点？外壳是外壳是外壳是外壳是镀镍钢作正极镀镍钢作正极镀镍钢作正极镀镍钢作正极，二氧化锰作为正二氧化锰作为正二氧化锰作为正二氧化锰作为正极反应物极反应物极反应物极反应物紧贴紧贴紧贴紧贴内壁。内壁。内壁
5、。内壁。铜钉作负极铜钉作负极铜钉作负极铜钉作负极，锌粉作为负极反应物锌粉作为负极反应物锌粉作为负极反应物锌粉作为负极反应物和氢和氢和氢和氢氧化钾膏剂氧化钾膏剂氧化钾膏剂氧化钾膏剂紧裹紧裹紧裹紧裹其周围。其周围。其周围。其周围。Zn+2MnOZn+2MnO2 2+2H+2H2 2O=2MnOOH+Zn(OH)O=2MnOOH+Zn(OH)2 2 +3+3采用超细纤维高致密性的采用超细纤维高致密性的隔膜隔膜,有良好的电解质溶液的吸收和有良好的电解质溶液的吸收和保持能力。保持能力。与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的比能量比能量和可储存时间和可储存时间均有所提高。均有
6、所提高。Zn+2MnOZn+2MnO2 2+2H+2H2 2O=2MnOOH+Zn(OH)O=2MnOOH+Zn(OH)2 2 +3+3碱性锌锰干电池电池总反应书写碱性锌锰干电池的电极反应式。负极：正极：Pb +PbO2 +2H2SO4 =2PbSO4+2H2O 以平行排列的铅、铅锑合金栅架作为电极，负极板是铅，正极板是铅锑合金，栅架的作用是固定活性物质,正极板上覆盖活性物质:二氧化铅(PbO2),负极板上覆盖活性物质:海绵状纯铅(Pb),电解质为30%的硫酸溶液。PbOPbO2 2PbPb优点？优点？VS栅架结构，串联增大电池容量可充电一次电池 二次电池缺点：比能量低，笨重。铅蓄电池总反应式
7、：Pb+PbO2+2SO42+4H+2PbSO4+2H2O 充电 放电二次电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。Pb +PbO2 +2H2SO4 2PbSO4+2H2O 请尝试完成铅蓄电池放电时电极反应式。（已知:PbSO4既难溶于水也难溶于酸）负极：正极：放电充电铅蓄电池镉镍电池NiONiO2 2+Cd+2H+Cd+2H2 2O Ni(OH)O Ni(OH)2 2+Cd(OH)+Cd(OH)2 2 放放电电充电充电负极材料：负极材料：CdCd；正极材料：正极材料：涂有涂有NiONiO2 2电解质：电解质：KOHKOH溶液。溶液。总反应式：总反应式：练习：练习：试写出电池放电的电
8、极反应式：试写出电池放电的电极反应式：负极：负极：Cd-2eCd-2e-+2OH+2OH-=Cd(OH)=Cd(OH)2 2正极：正极：NiONiO2 2+2e+2e-+2H+2H2 2O=Ni(OH)O=Ni(OH)2 2+2OH+2OH-原电池电极反应式的书写原电池电极反应式的书写（3）得失电子后生成的离子与溶液中哪些微粒反应）得失电子后生成的离子与溶液中哪些微粒反应基本的思路、方法：基本的思路、方法：（1）谁得电子）谁得电子（2）谁失电子）谁失电子（4）要注意溶液的酸碱性，适当地在电极方程式两边添）要注意溶液的酸碱性，适当地在电极方程式两边添 加加H+、OH、H2O，以遵循电荷守恒和质量
9、守恒。，以遵循电荷守恒和质量守恒。除除颤颤器器 植入式心脏复律除颤器植入式心脏复律除颤器（Implantable cardiac defibrillator,ICD）锂一次电池【学习评价一】一种用于心脏起博器的微型电池具有容量大、寿命长和电压稳定特点。该电池的电极材料分别是石墨和锂，电解质溶液为等物质的量的LiCl、AlCl3溶解在SOCl2中形成的溶液。这种电池的总反应为8Li+3SOCl26LiCl+Li2SO3+2S，则该电池的负极反为 ,正极反应为 .8Li-8e-=8Li+3SOCl2+8e-=SO32-+2S+6Cl-（三）燃料电池（三）燃料电池 燃料电池燃料电池一种连续将燃料和氧
10、化剂的化学一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池能直接转换成电能的化学电池,具有具有清洁、能量清洁、能量转换率高的特点。转换率高的特点。燃料电池的正极发生反应的物质一般是O2，写出正极反应式（注意电解质溶液）介质介质电池反应：电池反应：2H2+O2=2H2O 酸性酸性负极负极正极正极碱性碱性负极负极正极正极2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O2H2+4OH-4e-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH-1、氢氧燃料电池（电解质溶液：（电解质溶液：KOHKOH）负极：负极：CHCH4 4+10OH+10OH-8e8e-=CO=CO3 32-2-+7H+7H2 2
11、O O正极：正极：2O2O2 2+4H+4H2 2O+8eO+8e-=8OH=8OH-2 2、甲烷燃料电池、甲烷燃料电池CHCH4 4+2O+2O2 2+2OH+2OH-=CO=CO3 32-2-+2H+2H2 2O O3 3、甲醇燃料电池、甲醇燃料电池（电解质溶液：（电解质溶液：KOHKOH）正极：正极：3O3O2 2+6H+6H2 2O+12eO+12e-=12OH=12OH-负极：负极：2CH2CH3 3OH+16OHOH+16OH-12e 12e-=2CO=2CO3 32-2-+12H+12H2 2O O2CH3OH+4OH-+3O2=2CO32-+6H2OD 【学习评价二】学习评价三
12、1.将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH3OH和O2，即可产生电流，称为燃料电池，下列叙述不正确的是()A通入O2的电极为正极B正极的电极反应式：O22H2O4e=4OHC负极的电极反应式：CH3OHO26e=CO22H2OD放电时溶液中的阴离子向负极移动C除氢气以外，烃、肼、甲醇、氨、煤气等物质均可以作燃料电池的燃料；除纯氧气外，空气中的氧气也可以作氧化剂2.科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。在直接以甲醇为燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为_正极的反应式为_3/2O2+6H+6e-=3H2OC
13、H3OH+H2O-6e-=CO2+6H+CH3OH+3/2O2=CO2+3H2O3LED产品的使用为城市增添色彩，如图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是()A该装置将化学能最终转化为电能Ba处通入O2 Cb处为电池正极，发生还原反应D通入O2的电极上发生的电极反应式为 O24H4e=2H2O C4固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是()A有O2参加反应的电极a为电池的负极B电极b的电极反应式为H22eO2=H2OC电极a的
14、电极反应式为O22H2O4e=4OHD该电池的总反应式为2H2O2=2H2OD5.微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A正极反应中有CO2生成B微生物促进了反应中电子的转移C质子通过交换膜从负极区移向正极区D电池总反应为C6H12O66O26CO26H2OA-+A、因为是质子交换膜，因此反应的环境是酸性，有氧反应区是正极区，即O24H4e=2H2O，故错误；6一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。现用Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，其总反应为2COO2=2CO2。则下列说法正确的是()A通CO的一极是电池的正极B负极发生的电极反应是O22CO24e=2CO32C负极发生的电极反应是COCO32 2e=2CO2D正极发生氧化反应C
