化学电源一次电池二次电池课件高二上学期化学人教版选择性必修1

第四章

化学反应与电能

第一节

原电池

课时2一次电池与二次电池

学习目标1.了解化学电源种类并认识化学电源在实际生活中的应用。2.掌握一次电池、二次电池的反应原理并能书写电极反应式(重、难点)。3.了解常见的氢氧燃料电池的种类，能正确书写电极反应式，掌握氢氧燃料电池的工作原理(重点)。4.了解常见有机物及熔融氧化物(盐)燃料电池的工作原理(难点)。新课导入日常生活中你用过哪些电池，你知道如何选择电池吗？无处不在的电池分类：一次电池二次电池

燃料电池判断电池优劣的主要标准①比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少。单位W·h·kg-1或W·h·L-1。②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小。单位是W·kg-1或W·L-1。③电池可储存时间的长短。请你说说！你所了解的一次电池结构简单的一次电池一次电池一次电池又称干电池，放电后不可再充电，电解质溶液制成胶状，不流动定义：锌银电池常见的一次电池：普通锌锰电池碱性锌锰电池会发生自放电，不能长期放置。优点：结构简单、价格低廉；缺点：锌筒石墨棒MnO2和C糊状NH4Cl结合资料和示意图分析：电极反应中的还原剂和氧化剂、电极材料、电解质。【资料卡片】放电时发生的主要反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)电极反应活性物质

还原剂：

氧化剂：电极材料

负极：

正极：电解质

ZnMnO2/石墨棒Zn石墨棒NH4Cl糊2MnO2＋2H+＋2e－==2MnO(OH)负极：正极：一次电池①普通锌锰干电池【思考】分析普通锌锰干电池长期占据市场和现在逐渐被替代的可能原因?锌筒石墨棒MnO2和C糊状NH4Cl优点：结构简单、价格低廉缺点：①会发生自放电；②电解质糊状NH4Cl为酸性，会腐蚀电池的锌筒且反应有H2生成，易造成电池膨胀及漏液现象。Zn石墨棒NH4ClMnO2NH4ClA一次电池①普通锌锰干电池一次电池②碱性锌锰干电池【资料卡片】已知该电池总反应为：Zn+2MnO2+2H2O

2MnO(OH)+Zn(OH)2容量高，能大电流连续放电。还具有优良的低温性能、储存性能和防漏性能。碱性锌锰干电池结构

金属外壳离子型导电隔膜Zn粉和KOH混合物铜针MnO2和KOH混合物电极反应

还原剂：

氧化剂

：电极材料

负极：

正极：电解质

Zn粉MnO2铜针

金属外壳KOH负极：正极：Zn−2e−

+2OH−==Zn(OH)22MnO2+2e−

+2H2O==2MnO(OH)+2OH−

一次电池③银锌纽扣电池结合资料和示意图分析：电极反应中的还原剂和氧化剂、电极材料、电解质。【资料卡片】放电时发生的主要反应为：Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2电极反应

还原剂：

氧化剂

：电极材料

负极：

正极：电解质溶液

ZnAg2OZnAg2OKOH溶液正极反应式负极反应式Zn＋2OH−

−

2e−

＝Zn(OH)2Ag2O＋2e−＋H2O＝2Ag＋2OH−1、Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2==6LiCl＋Li2SO3＋2S。①负极材料为____，电极反应为___________________。②正极的电极反应为__________________________________。锂8Li−

8e−==8Li＋3SOCl2＋8e−

==2S＋

＋6Cl−干电池属于一次电池，是不能充电电池，那么我们如何解决一次电池浪费的问题?练一练二次电池二次电池定义：又称可充电电池或蓄电池，放电后可再充电而反复使用特点：二次电池在放电时所进行的

，在充电时可以

，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电与充电的循环。氧化还原反应逆向进行能量转化：化学能

电能放电充电

电池、

电池、

电池等。常见的充电电池：铅酸蓄镍氢锂离子锂离子电池铅酸蓄电池镍氢电池二次电池①铅酸蓄电池铅蓄电池构造示意图

总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O（1）负极材料是：___________（2）正极材料是：_________________（3）电解质是_________________PbO2PbH2SO4溶液负极：

；正极：

。放电时：tips：放电时，负极质量变化

，稀H2SO4的浓度

。(填“增大”“减小”或“不变”)。增大减小二次电池①铅酸蓄电池铅酸蓄电池如何充电？如何书写充电时的电极反应式？充电总反应：2PbSO4+2H2O===Pb+PbO2+2H2SO4

阴极：阳极：

提醒

※

充电时电极的连接，负接负作阴极，正接正作阳极。充电时，正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连①优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。②缺点：比能量低、笨重。铅酸蓄电池的优缺点二次电池②锂离子电池科学视野2019诺贝尔化学奖得主吉野彰将碳基材料用作负极，依旧用钴酸锂做正极，并采用聚乙烯或聚丙烯为隔膜，LiClO4的碳酸丙烯酯液为电解质溶液。确立了现代锂离子电池的基本框架。负极LixCy二次电池②锂离子电池一种锂离子电池的负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为钴酸锂(LiCoO2)，电解质溶液为六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯溶液(无水)，电池反应原理如下：LixCy+Li1-xCoO2

LiCoO2+Cy锂离子电池/LiPF6的碳酸酯溶液负极正极电极还原剂氧化产物电极氧化剂还原产物嵌锂石墨LixCyLi+金属Li1-xCoO2LiCoO2(钴酸锂)

锂离子电池充放电的工作原理环节二LixCyLiCoO2原电池/电解池原电池/电解池负极/阴极正极/阳极二次电池②锂离子电池放电时电极反应式：负极：LixCy-xe-===xLi++Cy正极：Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2放电时，Li+从石墨中脱嵌移向

极，嵌入钴酸锂晶体中；充电时，Li+从

晶体中脱嵌，由

极回到

极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间，完成化学能与电能的相互转化。反应过程：正钴酸锂正负总反应：LixC6+Li1-xCoO2LiCoO2＋6C放电充电3.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。请回答下列问题：(1)高铁电池的负极材料是

，放电时负极的电极反应式为________

。(2)放电时，正极发生

(填“氧化”或“还原”)反应；正极的电极反应式为

。放电时，

(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。ZnZn+2OH--2e-===Zn(OH)2还原

正练一练4.一种锌锰碱性电池，其电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)==Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列说法错误的是A.电池工作时，锌失去电子B.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极C.电池负极上发生氧化反应D.外电路中每通过0.4mol电子，锌的质量理论上减小13.0g√电子由负流向正65gZn反应转移电子为2mol负极失电子发生氧化反应练一练

√PbO2作正极充电：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4，硫酸浓度不断增大正、负极质量均增加练一练6.体温枪能快速检测人体体温，其所用的电池为一种锌银电池(如图所示)，电池的总反应式为Zn+Ag2O===ZnO+2Ag。下列关于该电池的说法正确的是A.Ag2O电极作正极，发生氧化反应B.该电池放电时溶液中的K+向Zn电极移动C.电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极D.该电池的负极反应为Zn-2e-+2OH-===ZnO+H2O√练一练Li+从LiCoO2晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中二次电池②锂离子电池充电时电极反应式：阴极：阳极：总反应：6C+xe－+xLi+＝LixC6

LiCoO2－xe-

＝Li1-xCoO2+xLi+

LixC6+Li1-xCoO2LiCoO2＋6C放电充电2、磷酸铁锂系锂离子电池：LixC6+Li1-xFePO