高二化學選擇性必修一第四章化學反應與電能新化縣第一中學主講人：蔡威原電池第二課時化學電源4.1.2化學電源【科學史話】歷史上第一個化學電源無處不在的電池普通干電池手機電池鈕扣電池筆記本電腦專用電池心臟起搏器電池氫氧燃料電池4.1.2化學電源你能將下列電池進行簡單的分類嗎？小鵬P7鋰電池組寶馬氫燃料電池組4.1.2化學電源寶馬氫燃料電池組小鵬P7鋰電池組寶馬氫燃料電池組一次電池二次電池燃料電池4.1.2化學電源生活常識如何挑選電池？單位質量或單位體積所能輸出電能的多少。1單位質量或單位體積所能輸出功率的大小。2電池可儲存時間的長短。3比能量比功率4.1.2化學電源科學發展我們希望化學電池往哪些方向發展？友情提示

廢舊電池中含有重金屬、酸和堿等物質，隨意丟棄會對生態環境和人體健康造成危害。小型化壽命長供電方便無須維護鋰離子電池鎳氫電池4.1.2化學電源一、一次電池4.1.2化學電源一次電池，也叫做干電池，放電后不可再充電。常見的一次電池有普通鋅錳干電池、紐扣式銀鋅電池等。一、一次電池4.1.2化學電源1.普通鋅錳干電池石墨棒作正極，氯化銨糊作電解質溶液，鋅筒作負極。總反應負極正極Zn+2MnO2+2NH4+==[Zn(NH3)2]2++2MnO(OH)

Zn+2NH4+﹣2e-===[Zn(NH3)2]2+2MnO2+2H++2e-===2MnO(OH)優點：制作簡單，便于攜帶，價格便宜；缺點：放電時間短，電壓下降快；容易漏液（鋅外殼變薄）糊狀NH4Cl顯酸性一、一次電池4.1.2化學電源1.普通鋅錳干電池鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結構NH4Cl、ZnCl2

糊

改進①在外殼套上防腐金屬筒或塑料筒制成防漏電池；②將電池內的電解質NH4Cl換成濕的KOH，并在構造上進行改進，制成堿性鋅錳電池。一、一次電池4.1.2化學電源2.堿性鋅錳干電池電池總反應：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2

負極：Zn+2OH––2e–=Zn(OH)2

正極：2MnO2+2H2O+2e–=2MnO(OH)+2OH–

鋅粉取代鋅筒，KOH取代NH4Cl，增大接觸面積加快反應速率，減少電池內阻，電流大電壓高壽命長0+4+3+2pH值增大Zn—MnO2

—KOH一、一次電池4.1.2化學電源3.紐扣式鋅銀電池以鋅為負極，銀的氧化物為正極，氫氧化鉀（或鈉）溶液為電解液總反應負極正極Zn

+

Ag2O

+H2O===Zn(OH)2+

2AgZn+2OH-﹣2e-===Zn(OH)2Ag2O

+

2e-+

H2O===2Ag

+

2OH-放電時所進行的氧化還原反應，在充電時可以逆向進行，使電池恢復到放電前的狀態。這種充電電池屬于二次電池，也叫充電電池或蓄電池。常見的充電電池有鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。目前汽車上使用的大多是鉛酸蓄電池。4.1.2化學電源二、二次電池Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O放電充電放電總反應負極

正極

工作原理：Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O

二、二次電池1.鉛酸蓄電池4.1.2化學電源Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O放電充電工作原理：二、二次電池1.鉛酸蓄電池充電總反應陰極

陽極

2PbSO4+2H2O==Pb+PbO2+4H++2SO42-

鉛酸蓄電池的優缺點①優點：電壓穩定、使用方便、安全可靠、價格低廉。②缺點：比能量低、笨重。4.1.2化學電源二、二次電池2.鋰離子電池以鈷酸鋰—石墨鋰電池為例：Li1-xCoO2+LixCy

LiCoO2+Cy放電充電放電總反應負極

正極

Li1-xCoO2+LixCy

===LiCoO2+CyLixCy

﹣xe-===Cy

+xLi+

Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO24.1.2化學電源將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學能直接轉化為電能的電化學反應裝置具有清潔、安全、高效等特點。燃料電池的能量轉化率可以達到80%以上。4.1.2化學電源三、燃料電池1.氫氧燃料電池電解質H2SO4溶液總反應負極

正極

2H2

+

O2

===2H2O2H2-4e-===4H+O2+4H++

4e-===2H2O6.1.3電極反應式的書寫化學電源三、化學電源1.氫氧燃料電池6.1.3電極反應式的書寫化學電源三、化學電源電解質KOH溶液總反應2H2

+

O2

===2H2O負極

正極

2H2+

4OH--4e-===4H2OO2+

2H2O+4e-===4OH-2.甲烷燃料電池6.1.3電極反應式的書寫化學電源三、化學電源電解質電解質溶液為H2SO4電解質溶液為KOH總反應負極

正極

CH4+2O2===CO2+2H2O

CH4+2H2O-8e-===CO2+8H+

2O2+

8H++

8e-==4H2O2O2+8e-+

4H2O

===8OH-從理論上講，所有的燃燒反應均可設計成燃料電池，如甲烷、甲醇、肼等。請寫出以下原電池的電極反應：(1)乙醇燃料電池①電解質：KOH溶液正極：___________________________負極：______________________________________，總反應式：_____________________________________。②電解質：稀硫酸正極：__________________________；負極：___________________________________；總反應式：___________________________。3O2＋6H2O＋12e－===12OH－3O2＋12H＋＋12e－===6H2OC2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O

導練三、燃料電池4.1.2化學電源燃料電池電極反應式書寫的注意事項(1)燃料電池的總反應相當于燃料的燃燒。(2)書寫電極反應式及總反應式時，若產物與電解質溶液能反應，電解質溶液要寫在總反應式中。(3)燃料電池正極反應的本質是O2＋4e－===2O2－，產生的O2－存在形式與電解質溶液的酸堿性和電解質的狀態有密切的關系。特別提醒導練2.(2023·成都質檢)我國科學家設計的一種甲酸(HCOOH)燃料電池如圖所示(半透膜只允許K＋、