第二課時(shí)

化學(xué)電源第二單元

化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化一、化學(xué)電源的分類化學(xué)電源包括一次電池、二次電池、以及燃料電池等一次電池：反生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)大部分被消耗后就不能再使用的電池。二次電池：放電后可以再充電使活性物質(zhì)再生，可多次重復(fù)使用。燃料電池：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。包括：普通鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池、銀鋅紐扣電池等包括：鉛蓄電池、、鎳鉻電池、鋰電池、鋰離子電池等包括：氫氧燃料電池、甲烷、甲醇、肼（N2H4)、氨等負(fù)極：Zn－2e－+2NH4+=[Zn(NH3)2]2+

+2H＋正極：MnO2+H++e－=MnOOH1.普通鋅錳干電池一、一次電池總反應(yīng)為：

Zn+2MnO2+2NH4Cl==Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH優(yōu)點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜缺點(diǎn)：放電時(shí)間短，放電后電壓下降快負(fù)極正極電解質(zhì)氯化銨溶液顯酸性，會(huì)跟鋅皮發(fā)生反應(yīng)，使用一段時(shí)間后電池會(huì)鼓脹，漏液。后來(lái)把氯化銨換成了堿性的物質(zhì)，制成了堿性鋅錳干電池2.堿性鋅錳干電池總反應(yīng)為：

Zn+2MnO2+2H2O==Zn(OH)2+2MnOOH負(fù)極正極電解質(zhì)你能書寫該電池的電極反應(yīng)式嗎？負(fù)極：Zn－2e－+2OH－

=Zn(OH)2

正極：MnO2+H2O

+e－=MnOOH+OH－

優(yōu)點(diǎn)：克服了普通鋅錳干電池的缺點(diǎn)，比能量大，能提供較大電流并持續(xù)放電3.銀鋅紐扣電池總反應(yīng)為：Zn+Ag2O+H2O==2Ag+Zn(OH)2

負(fù)極：Zn－2e－+2OH－==Zn(OH)2

正極：Ag2O+H2O+2e－==2Ag+2OH－負(fù)極正極電解質(zhì)試著書寫該電池的電極反應(yīng)式優(yōu)點(diǎn)：電池比能量大，電壓穩(wěn)定，存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)，適宜小電流持續(xù)放電①結(jié)構(gòu)：負(fù)極材料是

，正極材料是

，電解質(zhì)溶液是

。1.鉛蓄電池PbPbO2硫酸溶液三、二次電池負(fù)極:Pb-2e-+SO42

-

=PbSO4正極:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O②原理：放電：總反應(yīng)：充電：PbSO4=Pb+SO42-

PbSO4+2H2O=PbO2+4H++SO42-陰極:與外接電源負(fù)極相連陽(yáng)極:與外接電源正極相連+2e--2e-

移電子，換方向鉛蓄電池的充、放電原理可以用下列化學(xué)方程式表示：由鉛蓄電池的電池反應(yīng)可以看出，隨著放電反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸的濃度不斷下降，密度不斷減小，人們常常根據(jù)硫酸密度的大小來(lái)判斷鉛蓄電池是否需要充電。鉛蓄電池性能優(yōu)良，安全可靠，價(jià)格低廉；但是其比能量低、笨重，廢棄電池污染環(huán)境。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，我們更青睞小型化、高比能量、工作壽命長(zhǎng)、不需要特殊維護(hù)的二次電池。目前已開發(fā)出鎳鉻電池、鎳氫電池、鋰電池、鋰離子電池。

2019年三位鋰離子電池科學(xué)家獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)2.鋰離子電池e-放電過(guò)程：負(fù)極:LixC6-xe-=6C+xLi

+

正極:Li（1-x）CoO2+xe-+xLi

+=LiCoO2陽(yáng)極陰極e-充電過(guò)程：陰極:6C+xLi

++xe-=LixC6陽(yáng)極:LiCoO2-xe-

=Li（1-x）CoO2+xLi

+三、燃料電池①氧化劑與還原劑在工作時(shí)不斷補(bǔ)充；②反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出；③能量轉(zhuǎn)化率高(超過(guò)80%)，普通的只有30%，有利于節(jié)約能源。缺點(diǎn)：體積較大、附屬設(shè)備較多優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換率高、清潔、對(duì)環(huán)境好種類：氫氧燃料電池、甲烷、烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池……1.燃料電池與前幾種電池的差別：2.燃料電池的規(guī)律：①燃料做負(fù)極，助燃劑氧氣為正極②電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng)，只起傳導(dǎo)電子的作用。（1）氫氧燃料電池原理：根據(jù)2H2＋O2===2H2O，使燃料(H2)與氧化劑(O2)分別在兩個(gè)電極上發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。電極材料:Pt或石墨制作的惰性電極電解質(zhì)溶液:分為酸性溶液和堿性溶液負(fù)極：2H2－4e－===4H+正極：O2＋4H+＋4e－===2H2O思考：電池工作一段時(shí)間后，上述溶液的pH如何變化？氫氧燃料電池結(jié)構(gòu)當(dāng)電解質(zhì)溶液:硫酸溶液反應(yīng)生成水，硫酸溶液酸性減弱，pH變大。寫出正、負(fù)極電極反應(yīng)式：當(dāng)電解質(zhì)溶液:KOH溶液正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－負(fù)極：2H2＋4OH－－4e－=4H2O思考：電池工作一段時(shí)間后，正極側(cè)、負(fù)極側(cè)和電解質(zhì)溶液的pH如何變化？寫出正負(fù)極電極反應(yīng)式：正極pH增大，負(fù)極pH減小，整個(gè)溶液的pH減小。（2）甲醇燃料電池氫氣是燃料電池最簡(jiǎn)單的燃料，雖然使用方便，卻受到價(jià)格和來(lái)源的限制。常用的燃料往往是某些碳?xì)浠衔?，如：甲烷、甲醇、汽油等。?qǐng)寫出甲醇酸性、堿性燃料電池的電極反應(yīng)式堿性條件化學(xué)方程式：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O

正極：O2+4e-+2H20=4OH-

負(fù)極：CH3OH-6e-

+8OH-

=CO32-

+6H2O

酸性條件

化學(xué)方程式：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O

正極：O2+4e-

+4H+

=

2H2O

負(fù)極：CH3OH-6e-

+H2O=6H+

+CO2

熔融碳酸鹽燃料電池，是由多孔陶瓷陰極、多孔陶瓷電解質(zhì)隔膜、多孔金屬陽(yáng)極、金屬極板構(gòu)成的燃料電池。氫氣和氧氣以及熔融態(tài)碳酸鹽形成的燃料電池。（3）熔融碳酸鹽燃料電池H2－2e－=H2O＋CO2

＋CO32-O2＋4e－=

＋2CO2

2CO32-負(fù)極：正極：課堂訓(xùn)練1．鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質(zhì)溶液為H2SO4溶液，電池放電時(shí)的反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列對(duì)電池放電時(shí)的分析正確的是(

)A．Pb為正極被氧化B．電子從PbO2流向外電路C．SO42-向PbO2處移動(dòng)D．電解質(zhì)溶液pH不斷增大D2．(雙選)如圖是甲醇(CH3OH)燃料電池的化學(xué)原理示意圖，下列判斷不正確的是(

)A．電極A為電池負(fù)極B．電極B表面上發(fā)生氧化反應(yīng)C．工作一段時(shí)間溶液pH保持不變D．燃料電池工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)火焰BC3．研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲(chǔ)備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時(shí)加入水即可放電?？偡磻?yīng)為2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。(1)該電池的負(fù)極是鋰，負(fù)極反應(yīng)式是

。(2)正極現(xiàn)象是

。(3)放電時(shí)OH－向