1.3 化學能轉化為電能-電池 課件 高二化學魯科版選修四

1、普通高中課程標準實驗教科書 化學反應原理（選修4）第章 化學反應與能量變化JIBAOSANZHONGHUAXUE第3節(jié) 化學能轉化為電能化學電源回顧方法與技巧-+G鋅e-銅SO42-Cu2+SO42-Zn2+Cu2+Cu2+SO42-CuSO4溶液SO42-e-e-e-e-得e-還原反應失e-氧化反應生活中我們常使用各種各樣的電池用途廣泛的電池用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池化學電池用途廣泛的電池用于“神六”的太陽能電池筆記本電腦專用電池手機專用電池攝像機專用電池各式各樣的紐扣電池 結合課本23頁圖1-3-7 生活中的電池與我們學習的原電池有哪些相同點和不同點呢？我們所學的原電池的有哪些缺點：效率

2、低，反應一段時間后，銅極上聚集了許多氫氣泡，把銅極與硫酸隔開就不再產(chǎn)生電流；且攜帶不方便。能產(chǎn)生穩(wěn)定且具有較高電壓的電流；安全且攜帶方便；能適用特殊用途。聯(lián)想質疑實用電池的特點：本課時知識要點二、化學電源1、鋅錳干電池的工作原理2、鉛蓄電池的工作原理3、氫氧燃料電池的工作原理 4、化學電源電極反應式的書寫KOH溶液 CH4 O2 H2Oa極 b極化學電源解剖圖化學電源是能夠實際應用的原電池電池的正負極的反應物氣體分別儲存在電池之外的容器中，兩種氣體分別不斷地輸入電池的兩極，燃料氣體在負極發(fā)生氧化反應和氧氣在正極發(fā)生還原反應，實現(xiàn)一個相當于燃燒反應的電池反應。化學電源分類電池中的反應是可逆的，可

3、以反復充電盒放電，如鉛蓄電池和可充電電池都是二次電池。電池中的反應是不可逆的，只能放電不能充電，使用后即棄去，可能造成環(huán)境污染，如干電池。自主學習反饋一次電池：二次電池：燃料電池：1、化學電源分類自主學習反饋一次電池二次電池（可充電電池）燃料電池放電時是原電池充電時是電解池分類2、可充電電池放電時是一個原電池，將化學能轉變成電能；充電時是一個電解池，外加直流電是電池內(nèi)部發(fā)生電池反應的逆反應，將電能轉化成化學能二、化學電源交流研討1.鋅錳干電池 分為酸性和堿性兩種。電極反應式：負極：正極：Zn - 2e- = Zn2+ 氧化反應 2NH4+ +2e- = 2NH3 + H2 還原反應電極材料：電

4、解質溶液：鋅皮做負極，碳棒做正極。氯化銨和氯化鋅混合液酸性鋅錳干電池電池反應：Zn + 2NH4+ = Zn2+ + 2NH3 + H2 酸性鋅錳干電池是最早進入市場的實用電池優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。缺點：放電時間短，電壓下降快。酸性鋅錳干電池Zn + 2NH4+ = Zn2+ + 2NH3 + H2 為什么鋅錳干電池放置過久會失效？ 鋅-錳干電池在使用過程中，鋅會逐漸溶解，鋅外殼變薄，最后內(nèi)部的糊狀電解質泄露出來，對電器腐蝕。 為了防止泄露，在外殼套上金屬筒或塑料筒，制成防漏電池。為什么鋅錳干電池放置過久會失效？ 為了延長電池壽命和提高其性能，人們將電池內(nèi)的電解質 換成 ，制成了 干電池。

5、NH4ClKOH堿性鋅錳電極反應式：負極：正極：電極材料：電解質溶液：鋅粉做負極，鋼針做正極。 氫氧化鉀溶液堿性鋅錳干電池MnO2+2H2O+2e- =Mn(OH)2+2OH- 還原反應Zn+2OH-2e- =ZnO+H2O 氧化反應電池反應：Zn + MnO2 + H2O = ZnO + Mn(OH)21、堿性鋅錳干電池與酸性鋅錳干電池相比有何不同？2、這些改進的優(yōu)點是什么？小組討論：堿性鋅錳電池的優(yōu)點：堿性鋅錳干電池，負極材料由鋅片改為鋅粉，電解質是KOH溶液，其放電曲線如圖所示：優(yōu)點:工作電動勢穩(wěn)定,電池所輸出的電能多且儲存時間長，放電電流大，時間長。交流研討二次電池2、充電電池：氧化還

6、原反應在充電時可以逆向進行。1、二次電池又稱充電電池，能夠重復使用至一定的周期手機專用電池筆記本電腦專用電池化學能放電充電電能攝像機專用電池用途：目前汽車上使用的電瓶大多仍是鉛蓄電池，它還廣泛用于國防、生產(chǎn)、生活等領域。鉛蓄電池：最早使用的充電電池。鉛蓄電池特點：鉛蓄電池的電壓穩(wěn)定，使用方便安全可靠，可再次充電使用。2、二次電池二次電池：氧化還原反應在充電時 可以逆向進行。鉛蓄電池總反應： PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放電充電優(yōu)缺點：應用：可充電，比干電池使用壽命長；但體積大，有污染汽車上使用的電瓶等 小組討論： 根據(jù)鉛蓄電池的總反應，判斷放電時1、鉛蓄電池的正、負極材

7、料以及電解質溶液？2、嘗試書寫正、負極反應式總反應： PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放電充電2、鉛蓄電池正極材料上涂有棕褐色的PbO2，負極材料是海綿狀的金屬鉛，兩極浸在H2SO4溶液中。交流研討放電時電極反應式：負極：正極：電極材料：電解質溶液： 鉛做負極，二氧化鉛做正極。 30%H2SO4溶液 PbO2+4H+SO42-+2e- =PbSO4 +2H2O 還原反應 Pb + SO42- 2e- = PbSO4 氧化反應充電時電極反應（電解原理）：陰極：陽極：總反應： PbSO4 + 2e- = Pb + SO42- 還原反應 PbSO4+2H2O-2e- =PbO2+

8、4H+ +SO42- 氧化反應 2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4通電觀察思考小組討論：充電時外接電源的正負極與鉛蓄電池的正負極怎樣連接？接直流電源正極接直流電源負極 缺點：能量低利用率、笨重、廢棄電池污染環(huán)境 優(yōu)點：可重復使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉 其它二次電池：鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池鉛蓄電池的充放電過程：2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充電放電鉛蓄電池的優(yōu)缺點簡析：鉛蓄電池是二次電池，可反復充電和放電。 充電是電解原理，放電是原電池原理。負極：正極：放電電池反

9、應： Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2OPb + SO42- - 2e- PbSO4 PbO2+4H+ +SO42- + 2e- PbSO4+2H2O放電充電放電充電充電電池反應：2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4通電鋰離子電池鋰離子電池是新一代可充電的綠色電池。特點：高能電池，電壓高，質量輕，貯存時間長等。用途：現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動電話、攝像機、手表、心臟起搏器等低功耗電器的主流。筆記本電腦專用電池 電池中含有大量的重金屬如鋅、鉛、鎘、汞、錳等。據(jù)專家測試，一節(jié)紐扣電池能污染60萬升水；一節(jié)一號電池爛在地里，能使一平方米

10、的土地失去利用價值。若將廢舊電池混入生活垃圾一起填埋，滲出的重金屬物質就會滲透土壤、污染地下水，進而進入魚類、農(nóng)作物等，破壞人類的生存環(huán)境，間接威脅到人類的健康，有的還能致癌。所以我們不要亂扔電池，要及時回收。 廢舊電池的回收利用3、燃料電池 燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應產(chǎn)物不斷排出電池。3、氫氧燃料電池交流研討負極：正極：電池反應：電極材料：輸入氣體：多孔石墨氫氣和氧氣電極反應式： 2H2 + 4OH- 4e- = 2H2O 氧化反應 O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 還原反應2H2 + O2 = 2H2O電解質溶液：氫氧化鉀溶液甲烷、甲醇、乙醇燃料電池優(yōu)點能量利用效率高；可連續(xù)使用；污染輕等。負極：2H2 4e- = 4H+正極：O2 +4e- +4H = 2H2O 總反應式：2H2 +O2 = 2H2O電解質溶液：酸性HClO2 H2OH2OH2電解質溶液：中性負極：2H2 4e- = 4H+正極：O2 +4e- +2H2O = 4OH- 總反應式：2H2 +O2 = 2H2O小結：化學電源1、一次電池2、二次電池3、燃料電池鋅錳干電池鉛蓄電池氫氧燃料電池掌握每一類典型電池的正負極、電極反應；了解每一類電池的優(yōu)缺點；對其它電池有初步的認識3、燃料電池A、