化学电源课件高一下学期化学人教版2

第六章

化学反应与能量

第一节

化学反应与能量

课时3化学电源

学习目标1、了解一次电池、二次电池、燃料电池等发展中的化学电源。2、能正确的书写简单化学电源的电极反应式。回顾旧知：原电池的工作原理Zn－2e－=Zn2+2H++2e－=H2↑氧化反应还原反应负极正极发生溶解产生气泡总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑现象实质反应外电路负极

导线

正极电子流向：电流方向：正极

导线

负极内电路阳离子正极阴离子负极口诀“羊师傅”谐音“氧失负”探究课堂（一）化学电源的发展与分类“电子不下水，离子不上岸”一次电池(干电池)放电之后不能充电,内部的氧化还原反应无法逆向进行二次电池(充电电池)充电时氧化还原反应可以逆向进行燃料电池将燃料（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探究课堂（一）一次电池Zn、碳棒、NH4Cl糊、MnO2糊负极(Zn)：Zn－2e-＝Zn2＋正极(C)：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3↑+H2O放电后不能充电，便于携带，价格比较低材料:特点：总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn2+

1.普通锌锰电池探究课堂（一）一次电池特点：锌粉代替锌筒，KOH代替NH4Cl，增大接触面积加快反应速率，减少电池内阻，电流大电压高寿命长。负极：Zn+2OH−

−2e−

=Zn(OH)2正极：2MnO2+2e−

+2H2O=2MnO(OH)+2OH−总反应：Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2+2MnO(OH)2.碱性锌锰干电池课堂小练1.某普通锌锰干电池的结构如图所示。下列说法正确的是A.锌筒是原电池的正极B.石墨电极上发生氧化反应C.铵根离子流向石墨电极D.电子经石墨棒沿电解质溶液流向锌筒C课堂小练2.银锌电池广泛用作电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：在此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）A、AgB、Zn（OH）2C、Ag2OD、Zn2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2OD充电放电探究课堂（二）二次电池二次电池也叫充电电池常见类型有：铅酸蓄电池、锂离子电池、镍氢电池等。化学能电能充电放电不是可逆反应(条件不同)探究课堂（二）二次电池Pb－2e－=Pb2+负极PbO2+4H++2e－=2H2O+Pb2+正极放电总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb2++SO42-=PbSO4Pb-2e－+SO42-=PbSO4Pb2++SO42-=PbSO4

铅酸蓄电池放电原理Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O充电放电探究课堂（三）燃料电池燃料电池：一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。常用燃料：H2、甲烷CH4、乙醇C2H5OH常用氧化剂：O2①反应物储存在电池外部由外设设备提供燃料和氧化剂。②能量转换效率高、清洁、安全③供电量易于调节特点：常见燃料电池：氢氧燃料电池、乙醇燃料电池、甲烷燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池探究课堂（三）燃料电池—+KOH(aq)H2SO4(aq)—+总反应:2H2+O2

＝2H2O1.氢氧燃料电池负极：正极：O2+4e-+4H+

＝2H2OO2+4e-+2H2O＝4OH-负极：正极：H2

－2e-

＝2H+2H2

－4e-

＝4H+H2-2e-+2OH-＝2H2O2H2

－4e-

＝4H+2H2-4e-+4OH－＝4H2O2H2

-4e-+4OH－＝4H2O探究课堂（三）燃料电池电极反应式的书写注意事项：3．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在）；2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；4．水溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-；1．正极为氧化剂的一极；负极为燃料极探究课堂（三）燃料电池电极反应式的书写步骤：1.判断正负极（氧化剂--正极，燃料--负极）2.写总反应燃烧方程式(不写燃烧条件，没有燃烧现象)3.写正极式：酸性:O2+4H++4e-

=2H2O

正极(O2)

碱性/中性:O2＋4e-+2H2O=4OH-4.写负极式：负极反应式＝总反应式－正极反应式

(将总反应式中的O2全部消去)探究课堂（三）燃料电池练习1：分别写出甲烷燃料电池（CH4-O2）在酸、碱性条件的电极反应式。CH4−8e−

+2H2O===CO2+8H+CH4＋2O2===CO2+2H2O2O2+8e−

+8H+===4H2O负极：正极：总反应:酸性：碱性：CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2OH-=3H2O+CO32-2O2+8e-+4H2O=8OH-负极：正极：总反应:探究课堂（三）燃料电池练习2：分别写出甲醇燃料电池（CH3OH-O2）在酸、碱性条件的电极反应式。2CH3OH−12e−

+2H2O===2CO2+12H+2CH3OH＋3O2===2CO2+4H2O3O2+12e−

+12H+===6H2O负极：正极：总反应:酸性：碱性：

3O2+12e−

+6H2O===12OH−负极：正极：总反应:探究课堂（三）燃料电池CH4−8e−＋4O2−===CO2＋2H2OCH4＋2O2===CO2＋2H2O2O2＋8e−===4O2－负极：正极：总反应:酸性：碱性：

CH4＋2O2===CO2＋2H2O

负极：正极：总反应:拓展：分别写出甲烷燃料电池（CH4-O2）在固体电解质(高温下能传导O2-)、熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)条件的电极反应式。课堂小练3.氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上,其反应原理示意图如图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是(

)A.该电池工作时电能转化为化学能B.该电池中电极a是正极C.外电路中电子由电极b通过导线流向电极aD.该电池的正极反应是O2+4H++4e-=H20D课堂小练4.铅酸电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总的方程式为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O按要求回答下列问题：(1)负极材料是____，正极材料是______，电解质溶液是_______。PbPbO2H2SO4(2)工作时，电解质溶液中的H＋移向___________极。(3)工作时，电解质溶液中硫酸的浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)当铅蓄电池向外电路提供2mole－时,理论上