6.1.3化學(xué)電源課件高一下學(xué)期化學(xué)人教版

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化常見(jiàn)的化學(xué)電源第六章高一化學(xué)21本節(jié)難點(diǎn)3一次電池燃料電池二次電池1799年，意大利科學(xué)家伏打發(fā)明了世界上最早的電池--伏打電池。由于它的誕生，加深了人們對(duì)光、熱、電磁、化學(xué)變化之間的關(guān)系的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致了與電化學(xué)、電磁相聯(lián)系的一系列重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，也為電力應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的前景。人類歷史上的第一塊電池--伏打電池1.定義將化學(xué)能變成電能的裝置2.分類①一次電池又稱不可充電電池——如：干電池電池消耗到一定程度，就不能使用；（只放不充，環(huán)境污染）。如普通干電池、堿性鋅錳電池、鋅銀紐扣電池等。②二次電池又稱充電電池——蓄電池放電后可以再充電重新使用；放電為原電池，充電為電解池。（可放可充，發(fā)展方向）。如鉛蓄電池、鋅銀蓄電池、鎘鎳電池、鋰離子電池等。③燃料電池一種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。（能量很高，前景遠(yuǎn)大）。如氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、甲醇燃料電池等。④其他電池：如海水電池、心臟起搏電池等。（特殊用途，現(xiàn)代科技）常見(jiàn)的化學(xué)電源1.鋅錳干電池鋅錳干電池的構(gòu)造如圖所示。①鋅筒為_(kāi)____，電極反應(yīng)是_________________。②石墨棒為

，最終被還原的物質(zhì)是_________。③NH4Cl糊的作用是_____________。④特點(diǎn)：放電后不能充電，便于攜帶，價(jià)格低。負(fù)極Zn－2e－===Zn2＋正極二氧化錳作電解質(zhì)溶液電解質(zhì)是氯化銨具有酸性，因此電池不能長(zhǎng)期保存（自放電）。2MnO2+2NH4++2e—=2MnOOH+2NH3↑一次電池定義：放電之后不能充電的電池。（內(nèi)部氧化還原反應(yīng)無(wú)法逆向進(jìn)行）1.某普通鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A.鋅筒是原電池的正極B.石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C.銨根離子流向石墨電極D.電子經(jīng)石墨棒沿電解質(zhì)溶液流向鋅筒C2.堿性干電池一次電池鋅錳干電池在使用過(guò)程中，鋅會(huì)逐漸溶解，鋅外殼變薄，最后內(nèi)部的糊狀電解質(zhì)會(huì)泄露出來(lái)，使電器腐蝕。為了延長(zhǎng)電池壽命和提高其性能，人們將在外殼套上防腐金屬筒或塑料筒制成防漏電池，電池內(nèi)的電解質(zhì)NH4Cl糊換成濕的KOH，制成了堿性鋅錳電池。

鋅粉取代鋅筒，KOH取代NH4Cl，增大接觸面積加快反應(yīng)速率，減少電池內(nèi)阻，電流大電壓高壽命長(zhǎng)。負(fù)極：Zn+2OH––2e–=Zn(OH)2

正極：2MnO2+2H2O+2e–=2MnOOH+2OH–

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

3.銀鋅紐扣電池鈕扣電池：不銹鋼制成一個(gè)由正極殼和負(fù)極蓋組成的小圓盒，盒內(nèi)靠正極一端填充由Ag2O和少量石墨組成的正極活性材料，負(fù)極蓋一端填充鋅汞合金作負(fù)極活性材料，電解質(zhì)溶液為濃KOH溶液，已知電池內(nèi)Zn的氧化產(chǎn)物為ZnO負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-

Ag2O

+Zn=ZnO

+

2Ag二次電池

充電電池又稱二次電池或蓄電池，放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)又逆向進(jìn)行，使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。汽車用鉛酸蓄電池鎳氫電池化學(xué)能電能充電放電二次電池1.鉛蓄電池正極：PbO2

負(fù)極：

Pb

電解質(zhì)溶液：稀硫酸負(fù)極:Pb+SO42--2e-=PbSO4

正極:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O氧化反應(yīng)還原反應(yīng)總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4

=

2PbSO4+2H2O放電反應(yīng)總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=

Pb+PbO2+2H2SO4

充電反應(yīng)負(fù)極:Pb+SO42--2e-=PbSO4

正極:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O氧化反應(yīng)還原反應(yīng)總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4

=

2PbSO4+2H2O放電反應(yīng)2．(2022·浙江舟山調(diào)研)氟離子電池是一種前景廣闊的新型電池，其能量密度是目前鋰電池的十倍以上。其中一種氟離子電池的工作原理為3Mg＋2BiF3放電充電3MgF2＋2Bi(MgF2為難溶鹽)，電解質(zhì)為熔融氟化物。下列說(shuō)法正確的是(

)A．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Mg－2e－＋2F－=MgF2B．放電時(shí)，電子從鎂電極流出，經(jīng)電解質(zhì)流向正極C．放電時(shí)，化學(xué)能完全轉(zhuǎn)化為電能D．放電時(shí)，F(xiàn)－向正極移動(dòng)A導(dǎo)學(xué)案7頁(yè)課堂練習(xí)二次電池2.鋰離子電池負(fù)極（鋰）：正極：Li-e-=Li+

Li1-xCoO2+xe-+xLi+=LiCoO2Li1-xCoO2新一代可充電綠色電池，可用于筆記本電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等低功耗電器。鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比較，使用壽命大大延長(zhǎng)。石墨作正極。注意：此電池的電解液不能是水溶液，因?yàn)殇嚭退磻?yīng)。SOCl2科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)發(fā)展中的燃料電池燃料電池是一種將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置，具有清潔、安全、高效等特點(diǎn)。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80％以上。當(dāng)以氫氣為燃料時(shí)，產(chǎn)物為水；以甲烷為燃料時(shí)，產(chǎn)物為水和二氧化碳。與常規(guī)發(fā)電廠相比，其二氧化碳排放量明顯降低。燃料電池與干電池或蓄電池的主要差別在于反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是從外部提供，這時(shí)電池起著類似試管、燒杯等反應(yīng)器的作用。燃料電池供電量易于調(diào)節(jié)，能適應(yīng)用電器負(fù)載的變化，而且不需要很長(zhǎng)的充電時(shí)間，在航天、軍事和交通等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。我國(guó)研制的燃料電池和超級(jí)電容混合動(dòng)力有軌電車燃料電池燃料電池負(fù)極（通H2）：正極（通O2）：總反應(yīng)：O2+2H2

=2H2O

氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：兩個(gè)電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。堿性介質(zhì)。通燃料的電極為負(fù)極，通氧化劑的電極為正極。2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-

燃料電池負(fù)極（通H2）：正極（通O2）：總反應(yīng)：O2+2H2

=2H2O

氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：兩個(gè)電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。酸性介質(zhì)。2H2-4e-=4H+O2+4e-

+4H+=2H2O注意：①在燃料電池中，燃料（還原性氣體）在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化劑（通常為氧氣）在正極發(fā)生氧化還原反應(yīng)②燃料電池在使用過(guò)程中，沒(méi)有發(fā)生燃料與氧化劑之間的直接燃燒，而是在兩極發(fā)生了電極反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。③燃料電池的電極一般為惰性電極，且具有較強(qiáng)的催化活性，如鉑電極、活性碳電極。(1)燃料電池是利用燃料的燃燒發(fā)電(

)(2)燃料電池中，燃料在正極上發(fā)生氧化反應(yīng)(

)(3)氫氧燃料電池將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?

)(4)原電池中正極材料一定發(fā)生還原反應(yīng)(

)(5)原電池中的負(fù)極反應(yīng)一定是電極材料失電子(

)

2.國(guó)家電投氫能公司全自主研發(fā)的“氫騰”燃料電池系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于氫能大巴。某種氫燃料電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖，下列說(shuō)法正確的是A.電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中的H＋向b極移動(dòng)B.a極發(fā)生的電極反應(yīng)為H2＋2e－＋2OH－===2H2OC.b極為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)D.當(dāng)外電路有1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，b極消耗5.6LO2A負(fù)極（通CH4）：正極（通O2）：總反應(yīng)：CH4+

2O2+2OH-=CO32-+

3H2O甲烷燃料電池（堿性條件下）CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2OO2+4e-

+2H2O=4OH-負(fù)極（通CH4）：正極（通O2）：總反應(yīng)：CH4+

2O2=CO2+

2H2O甲烷燃料電池（酸性條件下）CH4-8e-+2H2O

=CO2+8H+O2+4e-+4H+=2H2O甲醇燃料電池：電解質(zhì)溶液：稀硫酸總反應(yīng)：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O負(fù)極：2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2↑+12H+正極：3O2+12H++12e-=6H2O電解質(zhì)溶液：KOH溶液總反應(yīng)：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O負(fù)極：2CH3OH+16OH--12e-=2CO32-↑+12H2O正極：3O2+6H2O+12e-=12OH-4.一種直接鐵燃料電池(電池反應(yīng)為3Fe＋2O2===Fe3O4)的裝置如圖所示，下列說(shuō)法正確的是A.Fe極為電池正極B.KOH溶液為電池的電解質(zhì)溶液C.電子由多孔碳極沿導(dǎo)線移向Fe極D.5.6gFe參與反應(yīng)，導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移1.204×1023個(gè)電子B特斯拉汽車所用松下18650鋰離子電池化學(xué)與職業(yè)電池研發(fā)人員