高中化學人教版 (2019)選擇性必修1第一節(jié) 原電池完美版ppt課件-課件下載-教習網

化學史：發(fā)明電池的故事
伏特是意大利帕維亞大學的研究電學的物理學家.有一天,伏特看了一位名叫加伐尼的解剖學家的一篇論文,說動物肌肉里貯存著電,可以用金屬接觸肌肉把電引出來.看了這篇論文,伏特非常興奮,便決定親自來做這個實驗.他用許多只活青蛙反復實驗,終于發(fā)現,實際情況并不像加伐尼所說的那樣,而是兩種不同的金屬接觸產生的電流,才使蛙腿的肌肉充電而收縮. 為了證明自己的發(fā)現是正確的,伏特決定更深入地了解電的來源。為了紀念他的貢獻,人們把電壓的計量單位叫做伏特,簡稱伏,符號V。比如我們手電筒里的電池的電壓是1.5伏特，我們家里的電燈的電壓是220伏特。
用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池
用于“神六”的太陽能電池
［學與問］在日常生活和學習中，你用過哪些電池？你知道電池的有哪些種類？
將化學能轉換成電能的裝置
將太陽能轉換成電能的裝置
將放射性同位素自然衰變時產生的熱能通過熱電轉換器轉變?yōu)殡娔艿难b置
將化學能變成電能的裝置
①能量轉換效率高，供能穩(wěn)定可靠
②可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便
③易維護，可在各種環(huán)境下工作。
3)電池優(yōu)劣的判斷標準:
［單位：(w·h/kg)，(w·h/L)］
指電池單位質量或單位體積所能輸出電能的多少
[單位：（W/kg，W/L)]
指電池單位質量或單位體積所能輸出功率的大小.
③ 電池的可儲存時間的長短
除特殊情況外，質量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲存時間長的電池，其質量好。
電池中的反應物質進行一次氧化還原反應并放電之后，就不能再次利用。
總反應：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O??
負極： Zn - 2e- = Zn2+
正極：2MnO2+2NH4++2e- =Mn2O3+ 2NH3+H2O
優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。缺點：放電時間短，電壓下降快。
Zn + 2OH- -2e- =Zn(OH)2
2MnO2 + 2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-
堿性鋅錳電池構造示意圖
優(yōu)點：比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電(電流穩(wěn)定，放電容量、時間增大幾倍,不會氣漲或漏液)
缺點：多數只能一次使用，不能充電；價格較貴
堿性電池具有容量大、放電電流大的特點,因而得到廣泛應用.鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液,電池總反應式為： Zn(s)+ 2MnO2(s) + H2O(l) =Zn(OH)2(s) + Mn2O3(s)下列說法錯誤的是……………………………( ) A.電池工作時,鋅失去電子B.電池正極電極反應為：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq) C.電池工作時,電子由正極通過外電路流向負極D.外電路每通過0.2mle-, 理論上減小鋅的質量6.5g
Zn為______,Ag2O為______電解液: 電極反應式:負極:正極:總反應式:
優(yōu)點：比能量大、電壓穩(wěn)定，儲存時間長，適宜小電流連續(xù)放電。廣泛用于電子手表、照相機、計算器和其他微型電子儀器。
Zn＋2OH－－2e-＝Zn(OH)2
Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－
Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2
電解質溶液：H2SO4(aq)
充電電池中能量的轉化關系：
(二)二次電池(充電電池或蓄電池):
放電后可以再充電使活性物質獲得再生；鉛蓄電池、鋰離子電池……
其電池反應可以正向和逆向進行.蓄電池放電時為自發(fā)電池,充電時為電解池.充電后電池容量得到恢復,充放電次數可達千百次 .
1.放電時電極反應式: 負極:Pb + SO42- -2e-＝PbSO4 正極：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-＝PbSO4 + 2H2O總反應：Pb + PbO2 + 2H2SO4＝2PbSO4 + 2H2O 2.(充放電)可逆反應式:充電時電極反應式與放電時電極反應式相反,所以可以把上述反應寫成一個可逆反應式：
優(yōu)點：電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉。缺點：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境。
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)
用途：電動自行車、汽車、發(fā)電站等都要用到它
關于鉛蓄電池放電時的說法正確的（） A．電池的負極材料是鉛板 B．正極發(fā)生的反應是 Pb +SO42--2e-= PbSO4 C．電池中硫酸的濃度不發(fā)生變化 D．負極質量減少、正極質量增加
鋰電池——電解液為有機溶劑（無水）
負極：；正極：。總反應表示為：
用途：便攜式電子設備(智能手機、筆記本電腦等)和交通工具(電動汽車、電動自行車等；大型儲能電站等)
LixCy-xe-=xLi++Cy
Li1-xCO2 +xLi+ + xe-= LiCO2
負極:Li(嵌鋰石墨),正極：LiCO2(鈷酸鋰);電解質溶液為LiPF6(六氟磷酸鋰)的碳酸酯溶液
LixCy+ Li1-xCO2 = LiCO2+Cy
優(yōu)點：質量小、體積小、儲存和輸出能量大
氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會產生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應式是 ???H2+2NiO(OH) ??????????2Ni(OH)2。根據此反應式判斷，下列敘述中正確的是(? ?? ) A.電池放電時，電池負極周圍溶液的pH不斷增大B.電池放電時，鎳元素被氧化C.電池充電時，氫元素被還原D.電池放電時，H2在負極上反應
負極：H2+2OH--2e- =?2H2O正極：2NiO(OH)+2H2O+2e- =?2Ni(OH)2+2OH-
一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學能直接轉換成電能的化學電池.電池的電極本身不包含活性物質,只是一個催化轉化元件.工作時,燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給,在電極上不斷地進行反應,生成物不斷地被排除,于是電池就連續(xù)不斷地提供電能.清潔、能量轉換率高的特點。
可供選擇的燃料很多，如:氫氣、烴類、肼、甲醇、氨、煤氣等液態(tài)或氣態(tài)的燃料。
1.氫氧燃料電池：一種高效低污染的新型電池。
正極:O2 + 4H+ + 4e-＝2H2O ;
正極:O2 + 2H2O ＋4e-＝4OH- ;
負極:2H2+4OH- －4e-＝4H2O
負極:2H2 - 4e-＝4H+
總(電池)反應：2H2 + O2＝2H2O
B.堿性條件下工作原理：
總(電池)反應：2H2 + O2＝2H2O
A.酸性條件下工作原理：
氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置。關于以KOH為電解質的氫氧燃料電池敘述錯誤的是（） A、氫氧燃料電池直接把熱能轉化為電能 B、電子從負極出發(fā)，沿導線流向正極 C、負極反應式為H2+2OH--2e- =2H2O D、電解質 KOH的物質的量不發(fā)生變化
2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O
O2 + 4e-= 2O2－
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
①燃料做負極，助燃劑氧氣為正極
②電極材料一般不參加化學反應，只起傳導電子的作用。
③能量轉化率高(超過80%)，普通的只有30%，有利于節(jié)約能源。
燃料電池與前幾種電池的差別：
①氧化劑與還原劑在工作時不斷補充；
書寫步驟：（1）寫出燃燒反應的化學方程式；（2）根據電解液改寫燃料電池總反應；（3）寫出正極的電極反應式(一般較簡單);（4）由燃料電池總反應式減去正極的電極反應式得到負極的電極反應式。
怎樣書寫燃料電池的電極反應式和總反應式？
其它燃料電池：是用金屬鉑片插入KOH溶液作電極,又在兩極上分別通甲烷?或其它烴燃料?和氧氣?氧化劑?。電極反應式為：
負極：CH4＋10OH-－8e? ＝CO32-＋7H2O；
正極：4H2O＋2O2＋8e? ＝8OH?。
電池反應為：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O
使用氫氧燃料電池動力的法國產標致TAXI
同濟大學研制的燃料電池汽車－超越3號
我國自主研發(fā)的燃料電池車
神舟六號燃料電池發(fā)電系統(tǒng)
一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體,在熔融狀態(tài)下能傳導O2—.下列對該燃料電池說法正確的是( ) A．電池的總反應是：2C4H10+13O2→8CO2+10H2O B．在熔融電解質中，O2-由負極移向正極 C．通入空氣一極是正極,電極反應為：O2+4e-=2O2- D．通入丁烷—極是正極,電極反應為：C4H10+26e-+13O2-=4CO2+5H2O
書寫電極反應式應注意以下幾點：
1．電極反應是一種離子反應，遵循書寫離子反應的所有規(guī)則（如“拆”、“平”）；2．將兩極反應的電子得失數配平后，相加得到總反應，總反應減去一極反應即得到另一極反應；3．負極失電子所得氧化產物和正極得電子所得還原產物，與溶液的酸堿性有關(如＋4價的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在堿性溶液中以CO32-形式存在)；4．溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它與H＋結合成H2O、在堿性或中性溶液中它與水結合成OH-。
熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質,CO為陽極燃氣,空氣與CO2的混合氣體為陰極助燃氣，制得在650℃下工作的燃料電池,完成有關的電池反應式: 陽極反應式：陰極反應式：_________________ 電池總反應式：_______________
O2+2CO2+4e- =2CO32-
2CO+O2 = 2CO2
2CO+2CO32--4e-= 4CO2
鋰電池是一代新型高能電池，它以質量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池，某種鋰電池的總反應為Li + MnO2=LiMnO2,下列說法正確的是（）A、Li是正極，電極反應為 Li－e- =Li+B、Li是負極，電極反應為 Li－e- =Li+C、Li是負極，電極反應為 MnO2 +e-=MnO2 –D、Li是負極，電極反應為 Li－2e- = Li2+

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