1.2.2化学电源 ppt课件-（2019）新苏教版高中化学选择性必修一.pptx

1、一、化学电源的分类一、化学电源的分类化学电源包括一次电池、二次电池、以及燃料电池等一次电池：反生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用的电池。二次电池：放电后可以再充电使活性物质再生，可多次重复使用。燃料电池：利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，将化学能 直接转化为电能。包括：普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌纽扣电池等包括：普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌纽扣电池等包括：铅蓄电池、镍铬电池、锂电池、锂离子电池等包括：铅蓄电池、镍铬电池、锂电池、锂离子电池等包括：氢氧燃料电池、甲烷、甲醇、肼（包括：氢氧燃料电池、甲烷、甲醇、肼（N N2 2H H4 4) )、氨等、氨等负极：负

2、极：Zn2e + 2NH4+ = Zn(NH3)22+ + 2H 正极正极：MnO2 + H+ + e =MnOOH1.普通锌普通锌锰干电池锰干电池一、一次电池一、一次电池 总反应为：总反应为： Zn+2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)2Cl2 + 2MnOOH优点：制作简单，价格便宜优点：制作简单，价格便宜缺点：放电时间短，放电后电压下降快缺点：放电时间短，放电后电压下降快负极正极电解质 氯化铵溶液显酸性，会跟氯化铵溶液显酸性，会跟锌皮发生反应，使用一段时间锌皮发生反应，使用一段时间后电池会鼓胀，漏液。后来把后电池会鼓胀，漏液。后来把氯化铵换成了碱性的物质，制氯化铵换成了碱性的物质，制

3、成了碱性锌锰干电池成了碱性锌锰干电池2.碱性锌碱性锌锰干电池锰干电池 总反应为：总反应为： Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+ 2MnOOH负极正极电解质你能书写该电池的电极反应式吗？负极：负极：Zn2e + 2OH = Zn(OH)2 正极正极：MnO2 + H2O + e =MnOOH + OH 优点：克服了普通锌锰干电池的缺点，比能量大，能提供较大优点：克服了普通锌锰干电池的缺点，比能量大，能提供较大电流并持续放电电流并持续放电3.银银锌纽扣电池锌纽扣电池 总反应为：总反应为：Zn +Ag2O + H2O = 2Ag + Zn(OH)2 负极：负极：Zn2e+ 2OH=Zn(O

4、H)2 正极：正极：Ag2O + H2O +2e=2Ag + 2OH负极正极电解质试着书写该电池的电极反应式优点：电池比能量大，电压稳定，存储时间长，适宜小电流优点：电池比能量大，电压稳定，存储时间长，适宜小电流持续放电持续放电结结构：构：负极材料是负极材料是 ，正极材料正极材料是是 ，电解质溶液电解质溶液是是 。1.铅铅蓄电池蓄电池PbPbO2硫酸溶液硫酸溶液三、二次电池三、二次电池负极负极: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4正极正极: PbO2+4H+SO42- + 2e- = PbSO4 +2H2O原原理：理：放电：放电：总反应：总反应：充电：充电：PbSO4 =Pb+ S

5、O42- PbSO4 +2H2O = PbO2 + 4H+ SO42-阴极阴极: 与外接电源与外接电源负极相连负极相连阳极阳极: 与外接电源与外接电源正极相连正极相连+2e-2e- 移电子，换方向移电子，换方向铅蓄电池的充、放电原理可以用下列化学方程式表示： 由铅蓄电池的电池反应可以看出，随着放电反应的进行，硫酸的浓度不断下降，密度不断减小，人们常常根据硫酸密度的大小来判断铅蓄电池是否需要充电。 铅蓄电池性能优良，安全可靠，价格低廉；但是其比铅蓄电池性能优良，安全可靠，价格低廉；但是其比能量低、笨重，废弃电池污染环境。能量低、笨重，废弃电池污染环境。 随着信息技术的发展，随着信息技术的发展，我

6、们更青睐我们更青睐小型化、高比小型化、高比能量、工作寿命长、不需能量、工作寿命长、不需要特殊维护的二次电池要特殊维护的二次电池。目前已开发出镍铬电池、目前已开发出镍铬电池、镍氢电池、锂电池、锂离镍氢电池、锂电池、锂离子电池。子电池。 2019年三位锂离子电池科学家获诺贝尔化学奖2.锂离子电锂离子电池池e-放电过程：负极负极: LixC6- xe-=6C+ xLi + 正极正极: Li（1-x）CoO2+ xe-+ xLi + = LiCoO2阳极阴极e-充电过程：阴极阴极: 6C+ xLi + + xe-= LixC6阳极阳极: LiCoO2 - xe- = Li（1-x）CoO2+ xLi

7、+三、燃料电池三、燃料电池 氧化剂与还原剂在工作时不断补充； 反应产物不断排出； 能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源。 缺点：体积较大、附属设备较多 优点：能量转换率高、清洁、对环境好 种类：氢氧燃料电池、甲烷、烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池1.燃料电池与前几种电池的差别：2. 燃料电池的规律： 燃料做负极，助燃剂氧气为正极 电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。（1）氢氧燃料电池氢氧燃料电池原原理理：根据：根据2H2O2=2H2O，使，使燃燃料料(H2)与氧化剂与氧化剂(O2)分别分别在两个电极上发生氧化反应和还原反应。在两个电极上发生氧化反应和还原反应。

8、电电极材料极材料: Pt或石墨制作的惰性电极或石墨制作的惰性电极电电解质溶液解质溶液: 分为酸性溶液和碱性溶液分为酸性溶液和碱性溶液负极负极：2H24e=4H+正极正极：O24H+4e=2H2O思考思考：电池工作一段时间后，上述溶液的pH如何变化？氢氧燃料电池结构当电当电解质溶液解质溶液: 硫酸溶液硫酸溶液反应生成水，硫酸溶液酸反应生成水，硫酸溶液酸性减弱，性减弱，pH变大。变大。写出正、负极电极反应式：当电当电解质溶液解质溶液: KOH溶溶液液正极：正极：O22H2O4e=4OH负极：负极：2H24OH4e=4H2O思思考：考：电池工作一段时间后，正电池工作一段时间后，正极侧、极侧、负负极极

9、侧和侧和电解质溶液的电解质溶液的pHpH如何变化？如何变化？写出正负极电极反应式：正极正极pH增大，负极增大，负极pH减小，整个溶液减小，整个溶液的的pH减小。减小。（2）甲醇燃料电池甲醇燃料电池 氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、甲醇、汽油等。请写出甲醇酸性、碱性燃料电池的电极反应式碱性条件化学方程式：2CH3OH + 3O2 + 4OH-= 2CO32- + 6H2O正极：O2 + 4e-+ 2H20 = 4OH-负极：CH3OH - 6e- + 8OH- =CO32- + 6H2O酸性条件化学方程式：2CH3OH

10、+3O2=2CO2+4H2O正极：O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O负极：CH3OH - 6e- + H2O = 6H+ + CO2 熔融碳酸盐燃料电池，是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔熔融碳酸盐燃料电池，是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池。氢气和氧气膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池。氢气和氧气以及以及熔熔融态碳酸盐形成的燃料电池。融态碳酸盐形成的燃料电池。（3）熔融碳酸盐燃）熔融碳酸盐燃料电池料电池H22e =H2O CO2 CO32-O24e = 2CO2 2CO32-负极：正极：课堂训练1铅蓄电池的两极分别为铅蓄电池的两极分别为P

11、b、PbO2，电解质溶液为，电解质溶液为H2SO4溶液，电池放电溶液，电池放电时的反应为时的反应为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，下列对电池放电时的分析，下列对电池放电时的分析正确的是正确的是()APb为正极被氧化为正极被氧化B电子从电子从PbO2流向外电路流向外电路CSO42-向向PbO2处移动处移动D电解质溶液电解质溶液pH不断增大不断增大D2(双选双选)如图是甲醇如图是甲醇(CH3OH)燃料电池的化学原理示意图，燃料电池的化学原理示意图，下列判断不正确的是下列判断不正确的是()A电极电极A为电池负极为电池负极B电极电极B表面上发生氧化反应表面上发生氧化反应C工作一段时间溶

12、液工作一段时间溶液pH保持不变保持不变D燃料电池工作时不会出现火焰燃料电池工作时不会出现火焰BC3研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用为电解质，使用时加入水即可放电。总反应为时加入水即可放电。总反应为2Li2H2O=2LiOHH2。(1)该电池的负极是该电池的负极是锂锂，负极反应式是，负极反应式是 。(2)正极现象是正极现象是 。(3)放电时放电时OH向向 (填填“正极正极”或或“负极负极”)移动。移动。4化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是( )A甲：向SO42Cu电极方向移动B乙：正极的电极反应式为Ag2O+2e+H2O=2Ag+2OHC丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D丁：电池放电过程中，硫酸浓度不断减少