必修2_化学能与电能3)

1、化学能与电能（第三课时）（第三课时）学习目标学习目标了解常见的化学电源的种类及其了解常见的化学电源的种类及其工作原理，知道它们在生产、生活工作原理，知道它们在生产、生活和国防中的实际应用。和国防中的实际应用。学习重点学习重点 【学习重点，难点】【学习重点，难点】 常见的化学电源的种类及其工作原理学常见的化学电源的种类及其工作原理学习新知。习新知。 复习检测 原电池形成的条件是什么？自主学习阅读教材页，思考并回答下列问题。 目前化学电池主要分为哪几个大类？在性能等方面它们各有什么特点？ 产生电能的基本原理是什么？ 化学电池与其他能源相比有哪些优点？ 判断电池的优劣标准主要是什么？原电池的雏形原电

2、池的雏形理论解释理论解释 ：生物电观点！生物电观点！1780年，伽伐尼年，伽伐尼(Galvani,L.) 青蛙抽搐实验。青蛙抽搐实验。 伏打对生物电观点的质疑伏打对生物电观点的质疑 （Volta,A.1745-1827） 1800年建立伏打电堆模型。年建立伏打电堆模型。 伏打电池是伏打电池是实用电池的开端。实用电池的开端。土豆土豆萝卜萝卜西红柿西红柿 1780年，伽伐尼年，伽伐尼(Galvani,L.) 青蛙抽搐实验。青蛙抽搐实验。原电池的雏形原电池的雏形理论解释理论解释 ：生物电观点生物电观点 伏打对生物电观点的质疑伏打对生物电观点的质疑 （Volta,A.1745-1827） 1800年建

3、立伏打电堆模型。年建立伏打电堆模型。 伏打电池是伏打电池是实用电池的开端。实用电池的开端。电池的广泛应用电池的广泛应用化学能与电能（第二课时）化学能与电能（第二课时） 高级中学高级中学 洪波洪波 1 1、干电池、干电池 干电池是一种伏打电池,利用某种吸收剂(如木屑或明胶)使内含物成为不会外溢的糊状。常用作手电筒照明、收音机等的电源。酸性锌锰干电池是最早进入市场的实用电池（1）普通锌锰干电池普通锌锰干电池 电池多种多样，其电池多种多样，其实质和原理是都是通实质和原理是都是通过氧化还原反应将化过氧化还原反应将化学能转变成电能。学能转变成电能。 （1）锌锰干电池的结构特点负极（锌筒）：负极（锌筒）：

4、正极（石墨）：正极（石墨）：总反应：总反应：电极反应：电极反应：Zn -2eZn -2e = Zn = Zn2+2+2NH2NH4 4 + + + 2e+ 2e = = 2NH2NH3 3 + + H H2 2 Zn + Zn + 2NH2NH4 4 + + =Zn=Zn2+ 2+ + + + +2NH2NH3 3 + + H H2 2 优点：制作简单、价格便宜。优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。缺点：放电时间短，电压下降快。锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌- -锰干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等42 学与问：学与问：碱性锌

5、锰电池：电解液由碱性锌锰电池：电解液由NH4Cl换为换为KOH（2）碱性干电池）碱性干电池n碱性电池是个人音响、照相机等地首选电源。碱性电池碱性电池 电解液电解液: 中性中性NH4Cl碱性碱性KOH（离子导电性更好）（离子导电性更好）负极：锌片负极：锌片锌粉（反应面积成倍增长，使放电电锌粉（反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高）流大幅度提高）优点：优点：比能量和储存时间有所提高，适用于比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电大电流和连续放电（3 3）纽扣电池）纽扣电池（Ag-ZnAg-Zn电池）电池）总反应： Ag2O+ Zn =ZnO+ 2Ag用途：用途：电子手表、液晶显示的计算器

6、或一个小型的助听器等电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等2 2、充电电池、充电电池手机专用电池手机专用电池摄像机专用电池摄像机专用电池笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池化学能化学能放电放电充电充电电能电能用途：用途：目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池，它还广泛用目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池，它还广泛用于国防、生产、生活等领域。于国防、生产、生活等领域。（1）铅蓄电池）铅蓄电池特点：特点：铅蓄电池的电压稳定，使用方便安全可靠，可再铅蓄电池的电压稳定，使用方便安全可靠，可再次充电使用。次充电使用。铅蓄电池工作原理铅蓄电池工作原理原电池反应：PbO2 + 2H2SO4 + Pb

7、 = 2PbSO4 + 2H2O（3）锂离子电池）锂离子电池特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。用途：用途：笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池总反应：总反应： Li MnO2 LiMnO2（3） 镍镉电池镍镉电池特点：特点：体积小，便于携带。可重复使用500次以上。寿命比铅蓄电池长。镉有致癌作用，有被镍氢电池取代的趋势。H2+NiO(OH)2 Ni(OH)2+H2O放电充电镍镍镉镉电电池池电极反应：电极反应：（KOHKOH为电解液为电解液）用途：广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、用途：广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、 电动

8、剃须刀等。电动剃须刀等。2NiO(OH) + 2H2O + Cd 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2放电放电充电充电 电池中含有大量的电池中含有大量的重金属重金属如锌、如锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节纽扣电池能污染节纽扣电池能污染6060万升水；一节一万升水；一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土号电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值。若将废旧电池混入地失去利用价值。若将废旧电池混入生活垃圾一起填埋，渗出的重金属物生活垃圾一起填埋，渗出的重金属物质就会渗透土壤、污染地下水，进而质就会渗透土壤、污染地下水，进而进入鱼类、农作物等，破坏人类的生进入鱼

9、类、农作物等，破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康，有存环境，间接威胁到人类的健康，有的还能致癌。所以我们不要乱扔电池，的还能致癌。所以我们不要乱扔电池，要及时回收。要及时回收。 废旧电池的回收利用废旧电池的回收利用3、燃料电池高效、环境友好的化学电池它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，铂电极，活性炭电极活性炭电极等。等。(例如：例如：CH3OH和和O2的燃料电池，的燃料电池，CH4和和O2的燃料电池的燃料电池)燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学

10、能直接转换成电能的化学电池。小型高性能燃料小型高性能燃料电池电池 氢氧燃料电池氢氧燃料电池正负极材料正负极材料正极：通正极：通氧气氧气（氧化剂）（氧化剂）负极：通负极：通氢气氢气（燃料）（燃料）电解质：电解质：H H2 2SOSO4 4溶液溶液/NaOH/NaOH溶液溶液/Na/Na2 2SOSO4 4溶液溶液电极电极：使用使用铂铂电极电极或者或者多多孔性碳孔性碳KOH溶液溶液H2O2H2Oa b练习：练习：19691969年美国年美国“阿波罗阿波罗1111号号”登月成功。飞船上使用的氢氧燃料登月成功。飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两

11、个电极均由多孔性碳造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。在电极表面放电。1 1、a a是是 极，极， b b是是 极极2、外电路电子流向：、外电路电子流向：负负正正 ab练习：练习：1991年，我国首创以铝空气海水为能源的年，我国首创以铝空气海水为能源的新型电池，称之为海洋电池。它是一种无污染、长效、新型电池，称之为海洋电池。它是一种无污染、长效、稳定可靠的电源。它靠海水中的溶解氧与铝反应产生稳定可靠的电源。它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能的。为获得海水中只含有电能的。为获得海水中只含有0.5%的溶解氧，科学家的溶解氧，科学

12、家把正极制成仿鱼鳃的网状结构，以增大表面积，吸收把正极制成仿鱼鳃的网状结构，以增大表面积，吸收海水中的微量溶解氧。这些氧在海水电解液作用下与海水中的微量溶解氧。这些氧在海水电解液作用下与铝反应，源源不断地产生电能。铝反应，源源不断地产生电能。 总反应式：4Al3O2十6H2O4Al(OH)3特点特点：海洋电池本身不含电解质溶液 和正极活性物质，不放入海洋 时，铝极就不会在空气中被氧 化，可以长期储存。 练习练习：写出甲烷燃料电池（电解质溶液：写出甲烷燃料电池（电解质溶液为氢氧化钾溶液）的总方程式：为氢氧化钾溶液）的总方程式： 总反应：总反应：CHCH4 4 + 2O + 2O2 2 + 2OH + 2OH- - = CO = CO3 32-2- + 3H + 3H2 2O O 反应后溶液的反应后溶液的pH如何变化？如何变化？PHPH值降低值降低化学电池化学电池 干电池（一次电池）（一次电池）充电电池