第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第一節(jié)原電池第二課時(shí)化學(xué)電源學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解化學(xué)電源種類并認(rèn)識(shí)化學(xué)電源在實(shí)際生活中的應(yīng)用。2.掌握一次電池、二次電池的反應(yīng)原理并能書寫電極反應(yīng)式(重、難點(diǎn))。一、化學(xué)電源概述1.化學(xué)電源的分類一次電池二次電池燃料電池（1）一次電池：也叫做干電池，放電后不可再充電。（2）二次電池：又稱可充電電池或蓄電池，放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生。（3）燃料電池：連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。一、化學(xué)電源概述(2)判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)①比能量：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，單位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1②比功率：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小，單位是W·kg－1或W·L－1③電池可儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短。(3)廢棄電池回收利用：其中含有重金屬、酸和堿等有害物質(zhì)，不能隨意丟棄(4)發(fā)展方向：小型化、供電方便、工作壽命長(zhǎng)、不需要維護(hù)。如鎳氫電池、鋰離子電池等。二、一次電池一次電池又稱干電池，放電后不可再充電，電解質(zhì)溶液制成膠狀，不流動(dòng)常見的一次電池：普通鋅錳電池、堿性鋅錳電池、鋅銀電池優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉；缺點(diǎn)：會(huì)自放電，不能長(zhǎng)期放置。二、一次電池Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)(1)負(fù)極材料：鋅筒(2)正極材料：石墨棒(3)電解質(zhì)溶液：NH4Cl糊Zn－2e－＋2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH)負(fù)極反應(yīng)式：正極反應(yīng)式：普通鋅錳電池:二、一次電池(1)負(fù)極材料：鋅粉(2)正極材料：MnO2(3)電解質(zhì)溶液：KOH堿性鋅錳電池:負(fù)極反應(yīng)式：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2正極反應(yīng)式：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－優(yōu)點(diǎn)：比普通鋅錳電池性能好，比能量和儲(chǔ)存時(shí)間均有所提高。缺點(diǎn)：不能充電，無法重復(fù)使用。Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2二、一次電池(1)負(fù)極材料：鋅粉(2)正極材料：Ag2O(3)電解質(zhì)溶液：KOH紐扣式銀鋅電池:負(fù)極反應(yīng)式：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2正極反應(yīng)式：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag二、二次電池二次電池又稱可充電電池或蓄電池，放電后可再充電而反復(fù)使用常見的二次電池：鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池二、二次電池(1)負(fù)極材料：Pb(2)正極材料：PbO2(3)電解質(zhì)溶液：硫酸溶液鉛酸蓄電池:負(fù)極反應(yīng)式：Pb+SO4

2--2e-=PbSO4正極反應(yīng)式：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放電過程中，負(fù)極質(zhì)量增大，電解質(zhì)溶液pH增大。放電過程陰極(發(fā)生還原反應(yīng))：陽極(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。鉛酸蓄電池:電解池（充電過程）二、二次電池鉛蓄電池優(yōu)點(diǎn)：電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉PbPbSO4PbO2PbSO4放電充電放電充電二、二次電池(1)負(fù)極材料：MH(2)正極材料：

NiO(OH)(3)電解質(zhì)溶液：KOH溶液鎳氫電池:負(fù)極反應(yīng)式：MH-e-+OH-=M+H2O正極反應(yīng)式：NiO(OH)+e-=NiO+OH-總反應(yīng)：

NiO(OH)+MHNiO+M+H2O放電過程二、二次電池鈷酸鋰-石墨鋰電池:負(fù)極反應(yīng)式：LixC6－xe－=6C＋xLi＋正極反應(yīng)式：Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2電池總反應(yīng)：LixC6＋Li(1-x)CoO2=LiCoO2＋6C放電時(shí)，鋰離子由石墨中脫嵌移向正極，嵌入鈷酸鋰晶體中；充電時(shí)，鋰離子從鈷酸鋰晶體中脫嵌，由正極回到負(fù)極，嵌入石墨中。2022北京冬奧會(huì)氫能源用車三、燃料電池燃料電池：一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。工作時(shí)，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給并在電極上進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷地被排出。能量轉(zhuǎn)換率高(>80%)，排放的廢棄物少。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－三、燃料電池2H2

-4e-===4H+

O2

+4H+

+4e-===2H2O

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三、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＋三、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三、燃料電池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。(1)A中，電池內(nèi)部傳導(dǎo)的離子是____，負(fù)極電極反應(yīng)式為_____________________。(2)B中，電池內(nèi)部傳導(dǎo)的離子是____，正極電極反應(yīng)式為_____________________。(3)C中，電池內(nèi)部傳導(dǎo)的離子是_____，正極電極反應(yīng)式為_______________________。O2－H2－2e－＋O2－==H2OH＋O2＋4e－＋4H＋==2H2O

燃料電池不同類別的電解質(zhì)：燃料電池電極反應(yīng)式書寫的方法第一步：寫出燃料電池反應(yīng)的總反應(yīng)式與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物與電解質(zhì)反應(yīng)，總反應(yīng)為加和后的反應(yīng)。第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式一般為氧氣得電子，介質(zhì)不同反應(yīng)式不同，如：酸性電解質(zhì)溶液：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；堿性電解質(zhì)溶液：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)：O2＋4e－===2O2－；熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO32-第三步：根據(jù)總反應(yīng)和正極反應(yīng)式，寫出負(fù)極反應(yīng)式。電池反應(yīng)的總反應(yīng)式－電池正極反應(yīng)式＝電池負(fù)極反應(yīng)式。1.一種鋅錳堿性電池，其電池總反應(yīng)式為Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)==Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列說法錯(cuò)誤的是A.電池工作時(shí)，鋅失去電子B.電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向負(fù)極C.電池負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)D.外電路中每通過0.4mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小13.0g√電子由負(fù)流向正65gZn反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子為2mol負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)(1)放電時(shí)，負(fù)極是_________，Li＋移向_________電極，正極的電極反應(yīng)式為__________________________________________。(2)充電時(shí)，原電池的負(fù)極稱為陰極，正極稱為陽極。陰極反應(yīng)式為____________________________________；陽極反應(yīng)式為______________________________________。2.磷酸鐵鋰電池是以磷酸鐵鋰為正極材料的一種鋰離子二次電池，電池總反應(yīng)為L(zhǎng)i1－xFePO4＋LixC6LiFePO4＋C6，其原理如圖所示：石墨電極磷酸鐵鋰Li1－xFePO4＋xe－＋xLi＋===LiFePO4C6＋xLi＋＋xe－===LixC6LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋電子由負(fù)流向正3.化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都