6.3.2化學(xué)電源-2024學(xué)年高一化學(xué)同步課堂（蘇教版2019必修第二冊）

第三節(jié)化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化

課時(shí)2

化學(xué)電源

專題六

化學(xué)反應(yīng)與能量變化授課人：學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知道化學(xué)電源的分類方法。2．熟悉幾種常見化學(xué)電源的組成和工作原理。3．了解化學(xué)電源廣泛的應(yīng)用及廢舊電池對環(huán)境的危害，設(shè)想其處理方法，提升科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任的核心素養(yǎng)。一、化學(xué)電源簡易電池?zé)o法長久穩(wěn)定地使用，于是人們發(fā)明并制造了多種多樣的能夠較長時(shí)間穩(wěn)定持續(xù)供電的化學(xué)電源?；瘜W(xué)電源的能量轉(zhuǎn)化率比燃料燃燒高得多。一次電池用過之后不能復(fù)原二次電池充電后能繼續(xù)使用二次電池一次電池干電池原理一、化學(xué)電源1．鋅錳干電池負(fù)極：2MnO2＋2NH4+＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O正極：Zn－2e－===Zn2＋鋅筒石墨棒糊狀的MnO2、NH4Cl電解質(zhì)：一、化學(xué)電源缺陷鋅錳干電池電量小，而且在放電過程中容易發(fā)生氣脹或漏液，會導(dǎo)致電器設(shè)備的腐蝕。改進(jìn)①在外殼套上防腐金屬筒或塑料筒制成防漏電池；②將電池內(nèi)的電解質(zhì)NH4Cl換成濕的KOH，并在構(gòu)造上進(jìn)行改進(jìn)，制成堿性鋅錳電池。一、化學(xué)電源2．充電電池（1）鉛蓄電池放電過程負(fù)極：正極：Pb+SO4

2--2e-=PbSO4PbPbO2硫酸溶液電解質(zhì)：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O一、化學(xué)電源（2）銀鋅紐扣電池放電過程負(fù)極：正極：Zn-2e-+2OH-==Zn(OH)2ZnAg2OKOH溶液電解質(zhì)：Ag2O+H2O+2e-==2Ag+2OH-總反應(yīng)：

Zn+Ag2O+H2O

2Ag+Zn(OH)2一、化學(xué)電源（3）鎳氫電池放電過程負(fù)極：正極：MH-e-+OH-=M+H2OMHNiO(OH)KOH溶液電解質(zhì)：NiO(OH)+e-=NiO+OH-總反應(yīng)：

NiO(OH)+MHNiO+M+H2O3．燃料電池一、化學(xué)電源燃料電池在使用過程中并沒有發(fā)生燃料的燃燒，而是燃料和氧化劑分別在兩極放電，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。燃料的燃燒是一種劇烈的氧化還原反應(yīng)，而燃料電池中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)則是緩和平穩(wěn)的。燃料燃燒時(shí)，大量的熱能釋放到空氣中，能量利用率低；燃料電池工作時(shí)，能量轉(zhuǎn)化率較高，是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置。

01燃料電池的本質(zhì)是燃料與氧化劑之間能夠發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，且能夠?qū)ν夥懦瞿芰俊?/p>

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04一、化學(xué)電源3．燃料電池氫氧燃料電池甲醇空氣燃料電池負(fù)極：鈀碳/甲醇正極：鉑-燒結(jié)鎳/空氣電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀溶液電池反應(yīng)：

2CH3OH+3O2+4OH=6H2O+

2CO32-負(fù)極：鉑碳/氫氣正極：鉑碳/氧氣電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀溶液電池反應(yīng)：

2H2+O2=

H2O一、化學(xué)電源3．簡易燃料電池的制備原理：構(gòu)成了氫氧燃料電池，先電解水生成了H2和O2，H2在負(fù)極，電極反應(yīng)：2H2－4e－===4H＋，O2在正極，電極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－一、化學(xué)電源(1)優(yōu)點(diǎn)：清潔；工作電壓高；能量密度大；質(zhì)量輕。(2)用途：廣泛用于手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等便攜式電子設(shè)備。4．鋰離子電池二、電解將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置利用電解我們可以獲得普通化學(xué)方法難以制備的物質(zhì)。應(yīng)用：二次電池的充電，冶煉活潑金屬鈉、鎂、鋁等應(yīng)用：電解水制得氫氣和氧氣；電解飽和食鹽水制備燒堿、氯氣和氫氣。電解電解池典例解析例1、Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A．負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－===Mg2＋B．正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===AgC．電池放電時(shí)Cl－由正極向負(fù)極遷移D．負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑B三、電極反應(yīng)式的書寫及判斷書寫電極反應(yīng)式的原則電極反應(yīng)式遵循質(zhì)量守恒得失電子守恒電荷守恒遵循離子方程式的書寫規(guī)則兩電極反應(yīng)式相加得電池總化學(xué)(或離子)方程式電極反應(yīng)式形式負(fù)極反應(yīng)：還原劑－ne－===氧化產(chǎn)物正極反應(yīng)：氧化劑＋ne－===還原產(chǎn)物三、電極反應(yīng)式的書寫及判斷電極反應(yīng)式的書寫思路三、電極反應(yīng)式的書寫及判斷燃料電池電極反應(yīng)式的書寫(1)電極判斷的方法：分析電池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的方程式，化合價(jià)升高失電子的物質(zhì)(如燃料電池中的可燃物)為負(fù)極反應(yīng)物，化合價(jià)降低得電子的物質(zhì)(如燃料電池中通的空氣或氧氣)為正極反應(yīng)物。三、電極反應(yīng)式的書寫及判斷(2)電極反應(yīng)式的書寫：①規(guī)律：原電池的兩電極反應(yīng)式之和即為總反應(yīng)式。③注意事項(xiàng)：一看電極材料；二看介質(zhì)環(huán)境；三看附加條件與信息。②介質(zhì)環(huán)境：結(jié)合介質(zhì)環(huán)境和電荷守恒，補(bǔ)充適當(dāng)?shù)奈⒘＃缢嵝詾镠＋和H2O、堿性為OH－和H2O。得氧時(shí)，酸性溶液反應(yīng)物中加H2O，堿性或中性時(shí)加OH－；失氧時(shí)，反應(yīng)物中酸性加H＋，堿性或中性加OH－。典例解析例2．如圖所示，可形成氫氧燃料電池。通常氫氧燃料電池有酸式(當(dāng)電解質(zhì)溶液為硫酸時(shí))和堿式[當(dāng)電解質(zhì)溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時(shí)]兩種。試回答下列問題：(1)酸式電池的電極反應(yīng)：負(fù)極：________________，正極：__________________；電池總反應(yīng)：_________________________。

2H2＋O2===2H2O2H2－4e－===4H＋O2＋4e－＋4H＋===2H2O典例解析例2．如圖所示，可形成氫氧燃料電池。通常氫氧燃料電池有酸式(當(dāng)電解質(zhì)溶液為硫酸時(shí))和堿式[當(dāng)電解質(zhì)溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時(shí)]兩種。試回答下列問題：(2)堿式電池的電極反應(yīng)：負(fù)極：________________，正極：__________________；電池總反應(yīng)：_________________________。2H2＋O2===2H2O2H2－4e－＋4OH－===4H2O

O2＋4e－＋2H2O===4OH－

課堂小結(jié)化學(xué)電源電極反應(yīng)式的書寫及判斷不良反應(yīng)一次電池二次電池燃料電池電解書寫原則書寫方法隨堂練習(xí)1、鉛蓄電池工作原理如下圖所示，在電池工作時(shí)PbO2，電極發(fā)生反應(yīng)，PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－===PbSO4＋2H2O，下列說法不正確的是(

)A．該電極反應(yīng)中PbO2是氧化劑B．鉛蓄電池是二次電池C．放電時(shí)，電子由PbO2電極經(jīng)H2SO4溶液回到Pb電極D．該電池放電過程中，正、負(fù)極轉(zhuǎn)移電子相等C隨堂練習(xí)2、乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200℃左右時(shí)供電，電池總反應(yīng)為：C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，電池示意如圖，下列說法中，正確