化學(xué)電源高二化學(xué)精美課件（人教版2019選擇性必修1）

新教材第一節(jié)原電池第2課時

化學(xué)電源鋁片銅片用多少橙子可以給iphone充電水果電池實(shí)用嗎？鋁片銅片用多少橙子可以給iphone充電2380水果電池實(shí)用嗎？①目前化學(xué)電池主要分為哪幾個大類？在性能等方面它們各有什么特點(diǎn)？

②化學(xué)電池與其他能源相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？③判斷電池的優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)主要是什么？［學(xué)與問］在日常生活和學(xué)習(xí)中，你用過哪些電池，你知道電池的其它應(yīng)用嗎？閱讀教材P95-96頁并回答問題：電池化學(xué)電池太陽能電池原子能電池——將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置——將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的裝置——將放射性同位素自然衰變時產(chǎn)生的熱能通過熱能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置①電池的分類［學(xué)與問1］化學(xué)電池一次電池二次電池燃料電池燃料:鉛蓄電池鋅銀蓄電池鎳鎘電池鋰離子電池普通干電池堿性鋅錳電池鋅銀紐扣電池

:又稱充電電池或蓄電池放電后經(jīng)充電可使電池中的活性物質(zhì)獲得重生，恢復(fù)工作能力，可多次重復(fù)使用。:是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的化學(xué)電源,又稱連續(xù)電池:電池中的反應(yīng)物質(zhì)消耗到一定程度，就不能再次利用。氧化劑:天然氣、煤氣等H2、甲醇、O2或空氣鋰電池干電池疊層電池紐扣電池各類電池用于“神六”的太陽能電池筆記本電腦專用電池手機(jī)專用電池攝像機(jī)專用電池各式各樣的紐扣電池能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠;可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組;使用方便，易于維護(hù)，并可在各種環(huán)境下工作.②化學(xué)電池與其他能源相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？［學(xué)與問2］判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)【討論】如果你擁有一臺筆記本電腦，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，充電時間短，體積小，質(zhì)量輕，性價比高等③判斷電池的優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)主要是什么？(1)比能量(2)比功率(3)電池的儲存時間的長短［符號(W·h/kg)，(W·h/L)］指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少[符號是W/kg，W/L)]指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大?。蹖W(xué)與問3］一次電池，也叫做干電池，放電后不可再充電。常見的一次電池有普通鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池、紐扣式銀鋅電池等。一、一次電池(干電池)1、普通鋅錳電池負(fù)極:正極:電解質(zhì)溶液鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl:填充NH4Cl、MnO2的黑色粉末頂蓋有銅帽的石墨鋅制桶形外殼普通鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)

缺點(diǎn)：放電量小，放電過程中易氣漲或漏液普通鋅錳電池一、一次電池(干電池)負(fù)極：正極：電池反應(yīng)：電解質(zhì)：KOHZn+2OH--2e-

=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2［思考］該電池的正負(fù)極材料和電解質(zhì)．堿性電池

2、堿性鋅錳干電池優(yōu)點(diǎn)：只能一次使用，不能充電；價格較貴.比能量和儲存時間有所提高，不會氣漲或漏液。缺點(diǎn):適用于大電流和連續(xù)放電。(氫氧化氧錳)(Zn)(MnO2)一、一次電池(干電池)練習(xí)1:堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電流總反應(yīng)式為：Zn

s

＋2MnO2

s

＋H2O

l

＝Zn

OH

2

s

＋Mn2O3

s

下列說法錯誤的是（）A

電池工作時，鋅失去電子B

電池正極電極反應(yīng)式為：

2MnO2

s

＋H2O

l

＋2e

＝Mn2O3

s

＋2OH

aq

C

電池工作時，電流由負(fù)極通過外電路流向正極D

外電路中每通過0

2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小C6

5g3、鋅銀電池—紐扣電池正極(Ag2O)：ZnAg2O負(fù)極(Zn)正極(Ag2O)電解質(zhì)(KOH)電池總反應(yīng)：Zn+Ag2O=ZnO+2AgZn+2OH--2e-=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-負(fù)極(Zn)：

優(yōu)點(diǎn)：比能量大，電壓高、穩(wěn)定，低污染。

用途：手表、相機(jī)、心率調(diào)節(jié)器等，適宜小電流連續(xù)放電。KOH一、一次電池(干電池)除顫器

植入式心臟復(fù)律除顫器鋰一次電池其它一次電池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

.

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

規(guī)律：對鋰電池，一般負(fù)極為:Li-e-=Li+888Li-e-=Li+即，可以反復(fù)___電和___電，放充二、二次電池[也叫可充電電池]特點(diǎn)：是電池發(fā)展的一個重要方向。發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)(電極、電解質(zhì)溶液)大部分消耗后，又可以通過充電而恢復(fù)其供電能力。常見的充電電池有鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等，目前汽車上使用的大多是鉛蓄電池。負(fù)極(Pb)正極(PbO2)電解質(zhì)(H2SO4)放電過程已知：PbSO4難溶于水

放電充電Pb-2e-=負(fù)極：正極：PbO2+2e-=注意：若電極反應(yīng)產(chǎn)生的離子可以與電解質(zhì)溶液中的離子反應(yīng)，則要疊加寫進(jìn)電極反應(yīng)式中。以Pb、PbO2作為電極板交替排列，濃硫酸做電解質(zhì)溶液注意:不是可逆反應(yīng)！(—)(+)1、鉛蓄電池+SO42-

PbSO4請分析反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移情況+4H+PbSO4+SO42-

+2H2O鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的逆過程[課本P97]二、二次電池①放電過程負(fù)極：

Pb+SO42--2e-=PbSO4正極：

PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O②充電過程還原反應(yīng)氧化反應(yīng)充電過程總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4[電池對外供電][電池外接電源]缺點(diǎn)：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境優(yōu)點(diǎn)：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉PbSO4+2e-=Pb+SO42-2PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-陰極：陽極：(接電源負(fù)極)(接電源正極)

放電充電口訣：“正接正，負(fù)接負(fù)”放電原理充電原理練2.汽車的啟動電源常用鉛蓄電池，放電時的電池反應(yīng)如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4＝2PbSO4↓＋2H2O，根據(jù)此反應(yīng)判斷下列敘述中正確的是（）A．需要定期補(bǔ)充H2SO4

B．放電時，正極附近溶液PH增大C．放電時，PbO2得電子，被氧化

D．電池充電時，溶液密度增大。E.電池放電時，每轉(zhuǎn)移2mol電子，負(fù)極減少207克

BD×√√××2、銀鋅蓄電池反應(yīng)式為：2Ag+Zn(OH)2

Zn+Ag2O+H2O充電放電正極殼：填充Ag2O和石墨負(fù)極蓋：填充鋅汞合金電解質(zhì)：KOH溶液寫出電極反應(yīng)式:負(fù)極：

正極：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-二、二次電池練3：銀-鋅蓄電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表示為：2Ag+Zn(OH)2

Ag2O+Zn+H2O放電充電判斷下列說法正確的是（）A.放電時，Zn為負(fù)極，Ag2O為正極B.放電時正極附近溶液PH升高C.充電時，當(dāng)有3.6克水生成，電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.2NAD.溶液中陰離子向正極方向移動，陽離子向負(fù)極方向移動AB負(fù)極：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2

正極：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-√×√×……2e-3、鎘鎳電池負(fù)極材料：

；正極材料：涂有

，電解質(zhì)：

溶液。

寫出放電時的電極反應(yīng)式：特點(diǎn)：比鉛蓄電池耐用，可密封反復(fù)使用。負(fù)極：

正極：反應(yīng)式如下：Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2放電充電Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)22NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-CdNiO(OH)KOH其它二次電池：鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池……二、二次電池練4.化學(xué)電池在通信、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。(1)目前常用的鎳鎘(Ni-Cd)電池,其電池總反應(yīng)可以表示為:Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2(2)廢棄的鎳鎘電池已成為重要的環(huán)境污染物,有資料表明,一節(jié)廢鎳鎘電池可以使1m2的耕地失去使用價值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴(yán)重,這是因?yàn)?/p>

。

Cd(OH)2和Ni(OH)2能溶于酸性溶液生成有毒的重金屬離子等②④已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸,以下說法正確的是

①放電時Cd作正極②放電時Ni元素被還原③充電時化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堍芊烹姇r化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?3)另一種常用的電池——鋰電池(鋰的相對原子質(zhì)量為7),由于它的比容量(單位質(zhì)量電極材料所能轉(zhuǎn)換的電能)特別大而廣泛應(yīng)用于心臟起搏器,一般使用時間可長達(dá)十年,它的負(fù)極由金屬鋰制成,電池總反應(yīng)可表示為Li+MnO2=LiMnO2。試回答:鋰電池比容量特別大的原因是

。

鋰電池中的電解質(zhì)溶液需用非水溶劑配制,為什么這種電池不能使用電解質(zhì)的水溶液?請用化學(xué)方程式表示其原因:

。鋰的摩爾質(zhì)量小2Li+2H2O=2LiOH+H2↑[課本P97資料卡片——鋰離子電池]Li1-xCoO2+LixC6

LiCoO2+6C放電充電放電總反應(yīng)負(fù)極

正極

4.鋰離子電池Li1-xCoO2+LixC6

=LiCoO2+6CLiC6﹣xe-=6C

+xLi+

Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2以鈷酸鋰—石墨鋰電池為例：二、二次電池充電總反應(yīng)陰極

陽極

LiCoO2+6C=Li1-xCoO2+LixC66C

+xLi+

+xe-=LiC6LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+xLi+Li1-xCoO2+LixC6

LiCoO2+6C放電充電4.鋰離子電池以鈷酸鋰—石墨鋰電池為例：二、二次電池三、燃料電池燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池Pt電極H2O2氫氧燃料電池模擬KOH①氧化劑與還原劑在工作時不斷補(bǔ)充；②反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出；③能量轉(zhuǎn)化率高,可超過80%

(火力發(fā)電約30%多)，有利于節(jié)約能源。

缺點(diǎn)：體積較大、附屬設(shè)備較多

優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換率高、清潔、對環(huán)境好其它燃料電池：烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池……燃料電池的規(guī)律燃料電池與前幾種電池的差別：

①燃料做負(fù)極，助燃劑氧氣為正極②電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng)，只起傳導(dǎo)電子的作用。負(fù)極：2H2–4e-

=4H+正極：O2+4H++4e-

=2H2O負(fù)極：2H2+4OH-–4e-

=4H2O正極：O2+2H2O+4e-

=4OH-—

有效地防止電解質(zhì)溶液對外殼的腐蝕總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O問:一段時間后，溶液酸性

PH:

減小問:一段時間后，溶液堿性

PH:

減小增大減?、偎嵝噪娊赓|(zhì)（H2SO4)②堿性電解質(zhì)（KOH)√記住√記?、艢溲跞剂想姵刈⒁猓簺]有“點(diǎn)燃”條件固體燃料電池介質(zhì)電池反應(yīng)：

2H2+O2

=2H2O

負(fù)極正極負(fù)極

正極2H2-4e-+2O2－=2H2O

O2+4e-=2O2－

2H2-4e-=4H+

O2+4H++4e-=2H2O

改變?nèi)剂螲2正極：2O2+4H2O+8e-

=8OH-負(fù)極：CH4+10OH-–8e-

=CO32-+7H2OCH4

+2O2

=CO2+2H2OCH4+2O2+2OH-

=CO32-+2H2OCH4O21、CH4—空氣燃料電池負(fù)極區(qū)：通入H2、CO、CH4、C2H5OH等正極區(qū)：通入O2、空氣等氧化性氣體酸性條件下正極：2O2+8H++8e-

=4H2O負(fù)極：CH4–8e-+2H2O

=CO2

+8H+

堿性條件下問：反應(yīng)后溶液的pH如何變化？pH減小?？偡磻?yīng)式:COCO—空氣—H2SO4燃料電池正極式：負(fù)極式：CO—空氣—KOH燃料電池C2H5OH—空氣—H2SO4燃料電池C2H5OH—空氣—KOH燃料電池C2H5OH注意：所有燃料電池

酸性條件下，正極：O2+4e-+4H+

=2H2O堿性條件下，正極：O2+4e-+2H2O=4OH-

改變?nèi)剂螼2負(fù)極區(qū)：通入H2、CO、CH4、C2H5OH等正極區(qū)：通入O2、空氣等氧化性氣體練5.一種新型熔融鹽燃料電池具有高發(fā)電效率而倍受重視?，F(xiàn)有Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，一極通CO氣體，另一極能O2和CO2的混合氣體，制作650℃時工作的燃料電池，其電池總反應(yīng)是2CO+O2

=2CO2。則下列說法中正確的是（）A．通CO的一極是電池的正極B．負(fù)極電極反應(yīng)是：O2+2CO2+4e-=2CO32-C．熔融鹽中CO32-的物質(zhì)的量在工作時保持不變

D．正極發(fā)生氧化反應(yīng)C關(guān)于燃料電池負(fù)極：燃料（H2、CO、烴類、肼、甲醇、氨、煤氣……）正極：O2電解質(zhì)：①酸性溶液

②堿性溶液

③熔融金屬氧化物

④熔融碳酸鹽正極電極方程式O2+4H++4e-

=2H2OO2+2H2O+4e-

=4OH-O2+4e-=2O2-O2+4e-+2CO2=2CO32-減少污染節(jié)約資源四、環(huán)保問題——電池的回收利用綠色環(huán)保電池:指近年來研制開發(fā)和使用的高性能、無污染電池。綠色電池種種①金屬氫化物鎳電池:與鎘鎳電池有相同的工作電壓(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金儲氫材料作為負(fù)極活性物質(zhì)，取代了致癌物質(zhì)鎘，使其成為一種綠色環(huán)保電池。②鋰離子蓄電池:由碳作負(fù)極，嵌鋰的金屬氧化物作正極和有機(jī)電解質(zhì)構(gòu)成，其工作電壓為36伏，因此一個鋰離子電池相當(dāng)三個鎘鎳或金屬氫化物鎳電池。③可充電堿錳電池:是在堿性鋅錳原電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由于應(yīng)用了無汞化的鋅粉及新型添加劑，不僅保持了原電池的電流放電特性，而且能充電使用幾十次至幾百次。④太陽能電池:利用P—N結(jié)的光電效應(yīng)，把太陽光能直接轉(zhuǎn)換成電能，滿足用戶需要。這種發(fā)電具有無需燃料、無污染、無噪聲、運(yùn)行簡單可靠、減少維護(hù)、建設(shè)周期短等特點(diǎn)，已被空間和無常規(guī)能源的地域廣泛采用。1、下列有關(guān)電池的說法不正確的是（）。

A．手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池

B．銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極

C．甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

D．鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極B2.鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池，某種鋰電池的總反應(yīng)為：

Li+MnO2=LiMnO2,下列說法正確的是（）A、Li是正極，電極反應(yīng)為Li－e-=Li+B、Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為Li－e-=Li+C、Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為MnO2+e-=MnO2–D、Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為Li－2e-=Li2+B3.隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程，其首要