化学电源+高二上学期化学人教版选择性必修1

化学反应与电能第一节

原电池第四章第2课时，化学电源1、认识常见化学电源(一次、二次电池)工作原理。2、掌握燃料电池电极反应式书写电池的发展之路任务一：一次电池（放电后不可充电的电池）1.碱性锌锰干电池KOH的作用：____________锌：____电极反应：_________________________构造示意图MnO2：____电极反应：__________________________总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2负极Zn－2e－+2OH－=Zn(OH)2正极2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-a、原电池书写：总反应→负极（环境）→正极（总反应-负极=正极）电解质溶液教材P98总反应：_________________________________正极电极反应：_________________________________负极电极反应：_________________________任务二：二次电池（指可充电电池或蓄电池）2.铅酸蓄电池构造示意图放电过程的总反应及电极反应式PbO2+4H++SO42-+2e-

=PbSO4+2H2OPb+SO42-

-2e-=PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2Oa、原电池书写：总反应→负极（环境）→正极（总反应-负极=正极）教材P99金版a、原电池书写：总反应→负极（环境）→正极（总反应-负极=正极）金版3.锂离子电池（钴酸锂—石墨锂电池）Li1-xCoO2+LixCy

LiCoO2+Cy放电充电总反应:负极：正极:LixCy﹣xe-===Cy+xLi+

Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2负极材料：嵌锂层状石墨(LixC6)正极材料：钴酸锂(Li1-xCoO2)电解液：锂导电有机电解液Li1-xCoO2LixCy任务二：二次电池（指可充电电池或蓄电池）资料卡片燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源剖析：燃料电池燃料电池特点2：电池内部的电极材料和离子导体在工作过程中不发生改变，使燃料电池可以持续工作特点1：燃料和氧化剂连续的由外部供给，生成物不断地被排出，可以连续不断地提供电能燃料电池的特点任务三：燃料电池（重点）①氢氧燃料电池（以氢气为燃料，氧气为氧化剂，铂作电极材料）介质电池反应：2H2+O2

=2H2O酸性负极碱性负极正极正极2H2-4e-=4H+

O2+4H++4e-=2H2O2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-氢氧燃料电池工作原理示意图H2O2酸性(H2SO4)氢氧燃料电池工作原理示意图H2O2碱性(NaOH)任务三：燃料电池(重点）燃料电池正极反应一般为：

①酸性介质

②碱性介质O2+4H++4e－=2H2OO2+2H2O+4e－=4OH-【思考】怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？b、燃料电池书写：总反应→正极（环境）→负极（总反应-正极=负极）任务三：燃料电池(重点）②甲烷燃料电池介质总反应：酸性负极正极介质总反应：碱性负极正极CO32-2O2+8H++8e-=4H2OCH4-8e-+10OH-=CO32-+

7H2O

2O2+4H2O+8e-=8OH-任务三：燃料电池(重点）CH4+2O2

=CO2+2H2OCH4+2O2

+2OH-=CO32-+3H2OCH4-8e-+2H2O=CO2+8H+

甲烷(CH4)燃料电池：总反应→正极（环境）→负极（总反应-正极=负极）③甲醇燃料电池介质总：酸性负极正极介质总：碱性负极正极(CH3OH)2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O2CH3OH－12e-＋16OH-=2CO32-＋12H2O3O2＋12e-＋6H2O=12OH-2CH3OH＋3O2=2CO2↑＋4H2O2CH3OH－12e-＋2H2O=12H+＋2CO2↑3O2＋12e-＋12H+=6H2O任务三：燃料电池(重点）④肼N2H4(联氨)—燃料电池肼(N2H4)介质总：酸性负极正极介质总：碱性负极正极O2＋4e-＋2H2O=4OH-N2H4+O2=N2↑+2H2ON2H4+4OH-

－4e-=N2↑

+4H2OO2＋4e-＋4H+=2H2ON2H4

－4e-=N2↑+4H+N2H4+O2=N2↑+2H2O任务三：燃料电池(重点）氨(NH3)⑤氨—燃料电池（铂为两极、电解液为KOH溶液)介质总：碱性负极正极3O2＋12e-＋6H2O=12OH-4NH3+12OH-－12e-=2N2+12H2O4NH3+3O2═2N2+6H2O氨气为碱性气体，易与酸反应，故电解质溶液应呈碱性任务三：燃料电池(重点）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－=2H2O①固体氧化物燃料电池（导电介质为固体电解质）剖析：燃料电池示例分析：熔融碳酸燃料电池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。其电解质是熔融态碳酸盐。负极正极总反应2H2+2CO32--4e-=2CO2+2H2OO2+2CO2+4e-=2CO32-2H2

＋O2＝2H2O燃料为H2DALUHUAXUEGOGNZUOSHI②熔融碳酸燃料电池引领电池技术革新的薄型柔性电池柔性电池是一种可以弯曲和扭曲的电池。相比传统的刚性电池，柔性电池在设计和使用上提供了更多的灵活性，可应用于医疗设备、生物医学传感器、柔性显示器和智能手表等。柔性电池的制作材料和技术各不相同，常见的包括锂离子电池、固态电池、有机电池等。这些电池通常由薄膜材料构成，可通过印刷、涂布、挤出等方法制造。1.某干电池的工作原理示意图，总反应：Zn＋2NH4+==Zn2+＋2NH3↑＋H2↑，下列说法正确的是(

)A．石墨为电池的负极B．电池工作时NH4+被氧化C．实现了电能向化学能的转化D．电子由Zn电极经外电路流向石墨电极答案D解析根据电池反应式知，Zn易失电子作负极，则石墨作正极，故A错误；放电时，NH＋4得电子发生还原反应，被还原，故B错误；该装置是原电池，将化学能转化为电能，故C错误；放电时，电子从负极Zn沿导线流向正极石墨，故D正确。2．质子交换膜燃料电池的工作原理如图所示，下列叙述正确的是(

)

A．通入氧气的电极发生氧化反应B．通入氢气的电极为正极C．导电离子为质子，且在电池内部由正极定向移动至负极D．正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O答案D解析通入氧气的电极是正极，正极上得电子发生还原反应，故A错误；通入氢气的电极是负极，负极上失电子发生氧化反应，故B错误；质子移向正极，故C错误；正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故D正确。3．一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是(

)A．反应CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1molCH4转移12mol电子B．电极A上H2参与的电极反应为H2＋2OH-－2e-==2H2OC．电池工作时，CO32-向电极B移动D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e-==2CO32-答案D解析A项，CH4→CO，则该反应中每消耗1molCH4转移6mol电子，错误；B项，该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以电极A即负极上H2参与的电极反应为H2－2e-＋CO32-===CO2＋H2O，错误；C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而电极B是正极，错误；D项，电极B即正极上O2参与的电极反应为O2＋4e-＋2CO2===2CO32-，正确。4．我国科学家发明的一种可控锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是(

)A．电池工作时，电子的流向：锂电极→导线→石墨电极B．水既是氧化剂又是溶剂，有机电解质可用水溶液代替C．电池总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑D．该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气答案B解析A项，锂电极为负极，石墨电极为正极，电子从负极流出，经导线流向正极，正确；B项，负极材料锂能与水反应，不可用水溶液代替有机电解质，错误；C项，电池总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，正确；D项，由电池总反应知，该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气，正确。5．固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是(

)A．有O2参加反应的电极a为电池的负极B．多孔电极b的电极反应式为H2＋2e－＋O2－===H2OC．多孔电极a的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．该电池的总反应式为2H2＋O2=