常见化学电池高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第一节化学反应与能量变化第二课时

常见的化学电池第六章

化学反应与能量1.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点。2.掌握构成电池的要素，了解不同电极材料对电池性能的影响。3.能正确书写简单化学电源的电极反应式。学习目标

新课导入化学电源燃料电池干电池一次电池有轨电车铅酸蓄电池锂电池二次电池根据原电池原理，人们研制出很多结构和性能各异的化学电池，满足不同的用电需要。电池的发展历史如何？锌锰干电池教师点拨25min锌筒：____电极反应：_______________石墨棒：____NH4Cl糊的作用：____________负极Zn-2e－=Zn2＋正极电解质溶液特点：电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)一次电池锌锰干电池

2MnO2

+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3↑+H2OZn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑+H2O锌银电池锌银电池（KOH溶液）总反应负极正极Zn+2OH-﹣2e-

=Zn(OH)2Ag2O

+

2e-+

H2O=2Ag

+

2OH-Zn

+

Ag2O

+H2O===Zn(OH)2+

2Ag铅酸蓄电池二次电池锂离子电池镍氢电池能量转化铅酸蓄电池特点：放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态铅酸蓄电池总反应式：Pb+PbO2+4H++2SO42-

2PbSO4+2H2O放电充电铅酸蓄电池负极：正极：电解质溶液：铅Pb二氧化铅PbO2

稀硫酸负极(Pb)：正极(PbO2)：Pb+SO42-

-2e-=PbSO4

PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O[思考]放电时电解液PH怎么变化？电极质量呢？酸浓度下降，PH增大；电极质量增重锂离子电池锂电池具有高效、安全环保、体积小的优点，多用于手机、笔记本、照相机和摄像机等电器锂离子电池正极材料多采用磷酸铁锂（LiFePO4，也称磷酸亚铁锂）或钻酸锂（LiCoO2）等，一般是具有可供锂离子嵌入或脱嵌（即可逆嵌脱）结构的化合物。负极材料大多数是碳素材料，如人工石墨、碳纤维、天然石墨等。锂离子电池以钻酸锂—石墨锂电池为例：Li1-xCoO2+LixC6

LiCoO2+6C放电充电放电总反应负极

正极

锂离子电池（有机溶剂）Li1-xCoO2+LixC6

===LiCoO2+6C

Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2LiC6﹣xe-=6C

+xLi+燃料电池燃料电池：一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。P39特点：具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。负极:燃料（如H2、CH4、乙醇）正极:氧化剂（如O2）燃料电池①原理：将燃料和氧化剂(如:O2)反应所放出的化学能转化为电能。③两极材料：惰性材料，只具导电性。②反应物不储存在电池内部，外加提供燃料和氧化剂。④两极判断：通入燃料气的一极——负极

通入O2或空气的一极——正极⑤导电介质：可以是电解质溶液，也可以是新型的导离子介质。⑥高效、环境友好燃料电池1.氢氧燃料电池——酸性燃料电池1.氢氧燃料电池(-)H2|H+|O2(+)负极：2H2-4e-＝4H+

正极：O2+4e-+4H+＝2H2O总反应式:2H2+O2＝2H2O(酸性)负极：2H2+4OH--4e-

＝4H2O正极：O2+4e-

+

2H2O

＝4OH-

总反应式:2H2+O2＝2H2O(-)H2|OH-|O2(+)(碱性/中性)【思考】氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同，但正、负极反应与电解质溶液有关，请同学们交流讨论并写出导电介质为固体电解质时的正、负极反应。燃料电池介质电池反应：2H2＋O2=2H2O

负极正极

负极正极2H2－4e－＋2O2－=2H2OO2＋4e－=2O2－2H2－4e－=4H＋O2＋4H＋＋4e－=2H2O(-)CH4|H+|O2(+)负极：CH4-8e-+2H2O＝8H++CO2正极：2O2+8e-+8H+＝4H2O总反应式:CH4+2O2＝CO2+2H2O(-)CH4|OH-|O2(+)负极：CH4-8e-+10OH-＝7H2O+CO32-总反应式:

CH4+2O2+2OH-＝CO32-

+3H2O正极：2O2+8e-+

4H2O

＝8OH-

2、甲烷燃料电池：燃料电池注意：燃料电池总反应式一般为燃烧方程式(去“点燃”)但当生成物有后续反应时，加和后续反应.(1)燃料电池是利用燃料的燃烧发电(

)(2)燃料电池中，燃料在正极上发生氧化反应(

)(3)氢氧燃料电池将热能直接转变为电能(

)(4)原电池中正极材料一定发生还原反应(

)(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子(

)

(正确的打“√”，错误的打“×”)×××××还原反应化学能→电能燃料电池正负极材料可以相同，且均不参加反应。实战演练(1)锌锰干电池中，锌电极是正极。

(

)(2)甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为负极，发生还原反应。

(

)(3)氢氧燃料电池可以实现100%电能的转化。

(

)(4)铅酸蓄电池的负极是铅，电解质溶液是稀硫酸。 (

)

(正确的打“√”，错误的打“×”)××√×负极只有一部分能量转化为电能

氧化反应实战演练下列有关电池的叙述不正确的是(

)A．水果电池是方便实用的家用电池B．铅酸蓄电池是一种常用的二次电池C．氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置D．锌锰干电池工作一段时间后，锌外壳逐渐变薄电流微弱且不能连续放电A锌锰干电池工作一段时间后，锌失电子生成锌离子导致锌的质量逐渐减小，所以锌外壳逐渐变薄实战演练2．如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法中正确的是(

)A．该系统中只存在3种形式的能量转化B．装置Y中在负极发生反应的物质是O2C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化CH2无论原电池还是电解池能量的转化率都不是100%原电池电解池电能→化学能化学能→电能太阳能→电能电能→机械能3．氢氧燃料电池，是一种高效无污染的清洁电池，分为碱性(用KOH做电解质)和酸性(用硫酸做电解质)氢氧燃料电池，如图是氢氧燃料电池。(1)该电池的负