1-2-2化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化(第2課時(shí)-化學(xué)電源)

專題一第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化02化學(xué)電源衛(wèi)星電源飛機(jī)電源電動(dòng)汽車電源筆記本電源手機(jī)電源手表電源常見(jiàn)的化學(xué)電源理想的化學(xué)電源的特點(diǎn)：便于攜帶內(nèi)阻小質(zhì)量小反復(fù)使用單位質(zhì)量或單位體積輸出的能量多價(jià)格便宜體積小連續(xù)工作壽命長(zhǎng)如何實(shí)現(xiàn)？……化學(xué)電源化學(xué)電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單一次電池反復(fù)使用二次電池連續(xù)工作燃料電池新型電池化學(xué)電源按其反應(yīng)原理分類：一次電池一、一次電池堿性干電池銀鋅電池又叫干電池一次電池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)大部分被消耗后就不能再使用。使用最廣泛的一次電池是干電池，如普通鋅錳干電池、堿性鋅錳電池等。一次電池普通鋅錳干電池的構(gòu)造示意圖堿性鋅錳電池的構(gòu)造示意圖負(fù)極正極電解質(zhì)溶液負(fù)極正極電解質(zhì)溶液一次電池堿性鋅錳干電池總反應(yīng)式：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2

負(fù)極：正極：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)22MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－正極金屬外殼離子型導(dǎo)電隔膜Zn粉KOH混合物負(fù)極銅針MnO2KOH混合物e-+-一次電池紐扣式銀鋅電池的構(gòu)造示意圖Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－負(fù)極正極電解質(zhì)溶液總反應(yīng)式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag負(fù)極：正極：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2二次電池二、二次電池二次電池又稱為充電電池或蓄電池，放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生，因此二次電池可以多次重復(fù)使用。鉛蓄電池是最常見(jiàn)的二次電池。二次電池鉛酸蓄電池的構(gòu)造示意圖鉛蓄電池優(yōu)點(diǎn)電壓穩(wěn)定使用方便安全可靠?jī)r(jià)格低廉稀硫酸二次電池鉛蓄電池的電極反應(yīng)物(Pb、PbO2)和放電后的產(chǎn)物(PbSO4)均以固體形式附著在電極材料表面。目的：使電極反應(yīng)物和產(chǎn)物富集在電極材料表面，充、放電時(shí)可以循環(huán)轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)電池重復(fù)使用。PbPbSO4PbO2PbSO4放電充電負(fù)極正極放電充電鉛蓄電池負(fù)極：正極：Pb+SO4

2--2e-=PbSO4PbPbO2硫酸溶液電解質(zhì)：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O二次電池放電過(guò)程中，負(fù)極質(zhì)量的變化是

，電解質(zhì)溶液pH的變化是

。放電過(guò)程增大增大鉛蓄電池陰極(發(fā)生還原反應(yīng))：陽(yáng)極(發(fā)生氧化反應(yīng))PbSO4＋2e－===Pb＋SO42-PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO42-總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O二次電池充電過(guò)程充電時(shí)，鉛蓄電池正極與直流電源正極相連，負(fù)極與直流電源負(fù)極相連。二次電池隨著信息技術(shù)的發(fā)展，為了適應(yīng)移動(dòng)通信、便攜式電腦和各種電子產(chǎn)品等的廣泛使用，科研工作者不斷研制出小型化、高比能量、工作壽命長(zhǎng)、不需要特殊維護(hù)的二次電池。目前已開(kāi)發(fā)出鎳鎘電池、鎳氫電池、銀鋅電池、鋰電池和鋰離子電池等新型二次電池。鎳氫電池放電過(guò)程負(fù)極：正極：MH-e-+OH-=M+H2OMHNiO(OH)KOH溶液電解質(zhì)：NiO(OH)+e-=NiO+OH-總反應(yīng)：

NiO(OH)+MHNiO+M+H2O二次電池二次電池鋰離子電池的工作原理示意圖電池總反應(yīng)：LixC6＋Li(1-x)CoO2=LiCoO2＋6C以鈷酸鋰-石墨鋰電池為例負(fù)極：Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2LixC6－xe－=6C＋xLi＋正極：燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域燃料電池燃料電池是利用燃料和氧化劑之間發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電池。燃料電池的氧化劑和還原劑不是儲(chǔ)藏在電池內(nèi)部，而是在工作時(shí)不斷從外部輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池，因此燃料電池能連續(xù)不斷地提供電能。2022北京冬奧會(huì)氫能源用車燃料電池氫氧燃料電池（堿性介質(zhì)）負(fù)極：氫氣正極：

氧氣電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀溶液電池總反應(yīng)：

2H2+O2=

H2O2H2－4e－＋4OH－===4H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－堿性溶液電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)H＋2H2

-4e-===4H+

O2

+4H+

+4e-===2H2O

燃料電池氫氧燃料電池（酸性介質(zhì)）負(fù)極：氫氣正極：

氧氣電解質(zhì)溶液：硫酸電池總反應(yīng)：

2H2+O2=

H2O酸性溶液電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)OH－燃料電池名稱電解質(zhì)電極反應(yīng)和總反應(yīng)甲烷燃料電池KOH總反應(yīng)：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O正極：負(fù)極：H2SO4總反應(yīng)：CH4＋2O2===CO2＋2H2O正極：負(fù)極：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O2O2＋8H＋＋8e－===4H2OCH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋燃料電池肼燃料電池電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀溶液總反應(yīng)：N2H4＋O2===N2＋2H2O正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－負(fù)極：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O延時(shí)符課堂小結(jié)電池類型原理工藝及目的一次電池原電池原理加入隔膜分隔氧化劑與還原劑，減少電池自損耗。二次電池原電池及電解池原理將相關(guān)活性物質(zhì)富集在電極材料表面，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化。燃料電池原電池原理燃料和氧化劑連續(xù)由外部提供，保持電極材料和離子導(dǎo)體穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)工作。課堂練習(xí)B1、某電池以K2FeO4和鋅為電極材料，氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液。下列說(shuō)法不正確的是(

)A．鋅為電池的負(fù)極B．正極反應(yīng)式為2FeO42－＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2OC．該電池放電過(guò)程中電解質(zhì)溶液濃度增大D．電池工作時(shí)OH－向負(fù)極遷移課堂練習(xí)B2、研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5