高一化学必修第二章第二节化学能与电能教学课件

高一化学必修第二章第二节化学能与电能教学课件第1页，共118页，2023年，2月20日，星期三第二节化学能与电能一、化学能与电能的相互转化第2页，共118页，2023年，2月20日，星期三

电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力。第3页，共118页，2023年，2月20日，星期三思考与交流

在你的生活与学习中，或你了解的范围里，还有那些需要使用电池的产品或器具？各使用什么样的电池？电池的广泛应用第4页，共118页，2023年，2月20日，星期三估计在2050年火电仍居首位

火电，又称为火力发电。那么，火究竟是如何转化为电？2001年我国发电总量构成图第5页，共118页，2023年，2月20日，星期三化学能热能机械能电能燃烧蒸汽发电机1.火力发电的原理一、化学能与电能的相互转化第6页，共118页，2023年，2月20日，星期三2.火力发电的利弊分析

思考1：火力发电有何利与弊？燃料燃烧转化为电能后，社会中应用最广泛、使用最方便。利弊产生二氧化硫和氮的氧化物，导致空气污染，也会造成酸雨，破坏生态环境；会产生二氧化碳，会使地球的温室效应恶化。

思考2：假设你是电力工程师，面对这些利弊，你会如何应对呢？a、改进火力发电b、研究新的发电方式

方式之一就是尝试将化学能直接转化为电能。就像电池。其好处就是减少中间环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。第7页，共118页，2023年，2月20日，星期三化学能电能？（阅读教材P40页，回答问题）1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转换为电能。2、把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。3、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从还原剂区域流向氧化剂区域。4、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，化学物质的选择。5、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。第8页，共118页，2023年，2月20日，星期三3.原电池：把化学能转变为电能的装置。[实验2-4]原电池原理的动画模拟化学能电能？第9页，共118页，2023年，2月20日，星期三电极材料现象电子得失电极反应原电池的电极Zn片Cu片总的离子反应方程式失得Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑负极正极Zn+2H+

＝Zn2++H2↑有气体产生Zn片溶解第10页，共118页，2023年，2月20日，星期三与原电池相关的概念1.电路：外电路内电路电子流向：失电子的一极流向得电子的一极电流方向：与电子流动方向相反阴离子流动方向与电子流动方向一致阳离子流动方向与电流方向一致2.电极：正极：电子流入的一极（Cu）负极：电子流出的一极（Zn）3.电极反应式：正极：2H++2e-＝H2↑负极：Zn－2e-＝Zn2+4.总反应式：Zn+2H+

＝Zn2++H2↑第11页，共118页，2023年，2月20日，星期三原电池“负极出电子，电子回正极”发生失电子的氧化反应发生得电子的还原反应一、原电池工作原理第二课时第12页，共118页，2023年，2月20日，星期三氧化反应Zn-2e-=Zn2+

铜锌原电池电解质溶液失e-,沿导线传递，有电流产生还原反应2H++2e-=H2↑阴离子阳离子总反应：负极正极2H++2e-=H2↑Zn－2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）第13页，共118页，2023年，2月20日，星期三探究讨论:下列装置能否作为原电池Zn—Zn与稀硫酸进行实验.Zn—石墨与稀硫酸进行实验.Fe—Zn与稀硫酸进行实验.Cu—Zn与乙醇进行实验.Cu—Zn与一瓣柑桔(或一个苹果)进行实验.Cu—Zn与硫酸铜溶液进行实验.第14页，共118页，2023年，2月20日，星期三电极材料介质同一容器现象能否形成原电池Zn—Zn稀硫酸Zn—石墨Fe—ZnCu—Zn乙醇Cu—Zn一瓣柑桔Cu—Zn硫酸铜溶液第15页，共118页，2023年，2月20日，星期三二、原电池的构成条件

1、两种活泼性不同的金属（或一种金属和另一种非金属导体）构成电极。

相对活泼的金属作负极2、电解质溶液。3、电极用导线相联构成闭合回路。4、必须有自发进行的氧化还原反应。负极：电子流出的电极(较活泼的金属)正极：电子流入的电极(较不活泼的金属、石墨等)第16页，共118页，2023年，2月20日，星期三CH2SO4（不可以）（不可以）（可以）（不可以）第17页，共118页，2023年，2月20日，星期三电极材料电子流向反应类型组成负极正极电解质相对活泼的金属流出电子氧化反应酸、碱或盐的溶液相对不活泼的金属（或能导电的非金属）流入电子还原反应原电池的组成复习第18页，共118页，2023年，2月20日，星期三普通锌锰电池碱性电池

镍镉电池小型高性能燃料电池

锂离子电池镍氢电池

第19页，共118页，2023年，2月20日，星期三干电池

上图是锌－锰干电池第20页，共118页，2023年，2月20日，星期三干电池负极：Zn–2e-=Zn2+（负极）（正极）2NH4++2e-=2NH3+H2总反应：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2正极：锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2

和

H2O等第21页，共118页，2023年，2月20日，星期三干电池负极：Zn–2e-=Zn2+（负极）（正极）正极：2NH4++2e-=2NH3+H2总反应：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2其他干电池：碱性锌-锰干电池、银-锌纽扣电池等优点：携带方便缺点：电量小，污染大锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2

和

H2O等第22页，共118页，2023年，2月20日，星期三2、蓄电池（1）铅蓄电池正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中。写出电极反应式。第23页，共118页，2023年，2月20日，星期三铅蓄电池第24页，共118页，2023年，2月20日，星期三铅蓄电池第25页，共118页，2023年，2月20日，星期三铅蓄电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O第26页，共118页，2023年，2月20日，星期三铅蓄电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O其他蓄电池：镍-镉蓄电池、银-锌蓄电池等优点：可反复使用

缺点：污染大第27页，共118页，2023年，2月20日，星期三

随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。

体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。第28页，共118页，2023年，2月20日，星期三银锌电池正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。反应式为：2Ag+Zn(OH)2

Zn+Ag2O+H2O

写出电极反应式。充电放电1970-1975,开发了先进的银锌、镍镉电池技术。1975-1983,为美国海军生产潜水艇用银锌电池。1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。1998-1992,为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。第29页，共118页，2023年，2月20日，星期三镉镍电池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2

放电充电负极材料：Cd，正极材料：涂有NiO2

，电解质：KOH溶液。反应式如下：写出电极反应式。第30页，共118页，2023年，2月20日，星期三氢氧燃料电池第31页，共118页，2023年，2月20日，星期三氢氧燃料电池Pt电极H2O2氢氧燃料电池模拟KOH航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用Pt做电极，KOH溶液做电解液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极反应。若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应第32页，共118页，2023年，2月20日，星期三新型燃料电池

燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池第33页，共118页，2023年，2月20日，星期三燃料电池

把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”2H2+O2===2H2O点燃氢氧燃料电池多孔性金属电极，具有催化性能第34页，共118页，2023年，2月20日，星期三燃料电池

把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”2H2+O2===2H2O点燃氢氧燃料电池

常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝-空气燃料电池、熔融盐燃料电池等优点：效率高、无污染，装置可持续使用多孔性金属电极，具有催化性能第35页，共118页，2023年，2月20日，星期三锂电池

锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。第36页，共118页，2023年，2月20日，星期三锂电池干电池叠层电池纽扣电池各类电池第37页，共118页，2023年，2月20日，星期三减少污染节约资源第38页，共118页，2023年，2月20日，星期三练习1、请同学们根据原电池的原理，指出下列原电池的正极与负极分别是什么？写出电极反应式和总反应方程式。思考：若将该装置中的电解质溶液换成氯化铁溶液或盐酸，又作何解答？第39页，共118页，2023年，2月20日，星期三练习2判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(∨)2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑第40页，共118页，2023年，2月20日，星期三⑤④(∨)(∨)负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO4第41页，共118页，2023年，2月20日，星期三⑦⑥(×)(∨)负极：正极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu第42页，共118页，2023年，2月20日，星期三⑧⑨(×)(∨)负极：正极：总反应：Fe－2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑或Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑第43页，共118页，2023年，2月20日，星期三3.如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是4。试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池⑴.Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag⑵.2Fe3++Fe=3Fe2+(D)(Zn∣AgNO3∣C)(Fe∣Fe2(SO4)3∣C)A.铁圈和银圈左右摇摆不定；B.保持平衡状态；C.铁圈向下倾斜；D.银圈向下倾斜；第44页，共118页，2023年，2月20日，星期三思考

什么类型的化学反应可设计成原电池？

理论上讲，常温下可自发进行的氧化还原反应都能设计成原电池。第45页，共118页，2023年，2月20日，星期三小结化学电池的反应本质是——氧化还原反应化学能化学电池氧化还原反应电能1、原电池原理；2、原电池形成条件；3、电极反应式的书写。第46页，共118页，2023年，2月20日，星期三作业：课本P44——451、2第47页，共118页，2023年，2月20日，星期三-ne-金属原子金属阳离子被氧化金属腐蚀的实质:[知识拓展]第48页，共118页，2023年，2月20日，星期三电流例如条件种类相互关系本质有微弱的电流无钢铁腐蚀2Fe＋3Cl2＝2FeCl3

不纯金属或合金跟电解质溶液接触发生原电池反应电化腐蚀化学腐蚀化学腐蚀、电化腐蚀常同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大。较活泼金属被氧化金属被氧化金属与非电解质等直接发生化学反应金属腐蚀的种类第49页，共118页，2023年，2月20日，星期三钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图电化学腐蚀（1）析氢腐蚀水膜酸性较强

H2O＋CO2H2CO3H＋＋HCO3-

正极(C)：2H＋＋2e-＝H2↑

负极(Fe)：Fe－2e-＝Fe2＋（2）吸氧腐蚀水膜酸性较弱或中性正极(C)：2H2O＋O2＋4e-＝4OH－负极(Fe)：Fe－2e-＝Fe2＋第50页，共118页，2023年，2月20日，星期三钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3·nH2O（铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。CO2+H2OH2CO3

H++HCO3-电极反应负极Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极C(+)2H++2e=H2↑O2+2H2O+4e=4OH-总反应:Fe+2H+=Fe2+↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系第51页，共118页，2023年，2月20日，星期三练习如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）若液面上升，则溶液呈性，发生腐蚀,电极反应式为：负极：,正极：；若液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，电极反应式为：负极：正极：。（2）中性或碱性吸氧Fe–2e-＝Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－酸性析氢Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑第52页，共118页，2023年，2月20日，星期三原电池原理的应用1在轮船船壳水线以下部分镶上Zn块，来防止船壳的腐蚀FeZnne-e-e-e-e-正极：被保护金属负极：外加一种更活泼的金属

第53页，共118页，2023年，2月20日，星期三原电池原理的应用2请根据反应2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+设计原电池，你有哪些可行方案?ACCuFeCl3溶液第54页，共118页，2023年，2月20日，星期三⑶原电池设计思路：１)能自发进行的氧化还原反应２)通常须两个活性不同的电极３)电解质溶液４)还原剂在负极失电子，发生氧化反应，氧化剂在正极得电子,发生还原反应．4.化学电池的本质——氧化还原反应第55页，共118页，2023年，2月20日，星期三

相同条件下，纯锌粒和粗锌粒与同浓度的稀硫酸反应的速率一样吗？为什么？假如要求你设计实验来证明你的观点，你的实验方案是怎样的？证据和结论又是什么？原电池原理的应用3第56页，共118页，2023年，2月20日，星期三

把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为：()A．a>b>c>dB．a>c>d>bC．c>a>b.>dD．b>d>c>aB原电池原理的应用4第57页，共118页，2023年，2月20日，星期三(4)原电池原理的应用：１)利用原电池原理设计新型化学电池；２)改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；３)进行金属活动性强弱比较；４)电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。第58页，共118页，2023年，2月20日，星期三病例分析第59页，共118页，2023年，2月20日，星期三病例分析第60页，共118页，2023年，2月20日，星期三病例分析第61页，共118页，2023年，2月20日，星期三你能为她开一个药方吗？第62页，共118页，2023年，2月20日，星期三1-2.火力发电的原理及火力发电的利弊3.原电池：⑴原电池原理⑵原电池的构成条件构成电极：两种活泼性不同的金属（或一种金属和另一种非金属导体）；电解质溶液；电极用导线相联构成闭合回路；如何判断正负极⑶原电池原理的应用4.化学电池的本质---氧化还原反应小结第63页，共118页，2023年，2月20日，星期三1.下列装置中能组成原电池形成电流的是()CAZnCuH2SO4CuZnA酒精ABZnH2SO4ACuH2SO4CDACuCuH2SO4原电池的判断典型例题：第64页，共118页，2023年，2月20日，星期三2.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()A.MgB.FeC.AlD.Cu原电池的工作原理B3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的PH()A.不变B先变大后变小C逐渐变大D.逐渐变小C典型例题：第65页，共118页，2023年，2月20日，星期三4.一个电池反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,

该反应的的原电池正确组合是（）C原电池构成条件ABCD正极ZnCuCuFe负极CuZnZnZn电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl典型例题：第66页，共118页，2023年，2月20日，星期三科学工作者为心脏病人设计的心脏起搏器的电池是以Pt和Zn为电极材料，依靠人体内液体中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作，回答下列问题（1）负极材料是______

电极反应式是____________________（2）正极材料是______

电极反应式是___________________原电池电极反应式的书写Zn2Zn-4e-=2Zn2+PtO2+2H2O+4e-=4OH-典型例题：第67页，共118页，2023年，2月20日，星期三(1)比较金属活动性强弱。例1：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多；D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；（C）原电池原理应用：第68页，共118页，2023年，2月20日，星期三(2)比较反应速率例2：下列制氢气的反应速率最快的是粗锌和1mol/L盐酸；B.A.纯锌和1mol/L硫酸；纯锌和18mol/L硫酸；C.粗锌和1mol/L硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。D.（D

）原电池原理应用：第69页，共118页，2023年，2月20日，星期三(3)比较金属腐蚀的快慢例3：下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)原电池原理应用：第70页，共118页，2023年，2月20日，星期三例4：下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(4)(2)(1)(3)第71页，共118页，2023年，2月20日，星期三(4)判断溶液pH值变化例5：在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4溶液的浓度为0.125mol/L,若工作一段时间后，从装置中共收集到0.168L升气体，则流过导线的电子为————mol,溶液的pH值变_________？（溶液体积变化忽略不计）0.2解得：y

＝0.015(mol)x＝0.015(mol)＝＝3.75×10﹣4(mol/L)∴pH＝-lg3.75×10－4＝4-lg3.75答：……－0.015根据电极反应：正极：负极：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-

＝H2↑得：2222.4x

y0.168解：0.2×0.125×2c(H+)余∴2H+——

2e——H2↑大

0.015原电池原理应用：第72页，共118页，2023年，2月20日，星期三(5)原电池原理的综合应用例6：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。“热敷袋”是利用

放出热量。2)炭粉的主要作用是

。3)加入氯化钠的主要作用是

。4)木屑的作用是

。铁被氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化氯化钠溶于水、形成电解质溶液使用“热敷袋”时受热均匀原电池原理应用：第73页，共118页，2023年，2月20日，星期三

拓展练习（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象。

两极反应式为：正极

；负极

。

该装置将

能转化为

能。（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为

，总反应方程为

。镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；2H++2e—=H2↑Mg－2e—=Mg2+

化学能电能Al2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑第74页，共118页，2023年，2月20日，星期三原电池分析电极反应式的书写总反应方程式的书写化学电池的反应本质：氧化还原反应原电池电极名称的确定方法①根据电极材料的性质确定。通常是活泼金属是负极，不活泼金属、碳棒、化合物是正极。②根据电极反应的本身确定。失电子的反应→氧化反应→负极得电子的反应→还原反应→正极总结第75页，共118页，2023年，2月20日，星期三谢谢大家第76页，共118页，2023年，2月20日，星期三——电极方程式的书写各类电池简介二、发展中的化学电源第77页，共118页，2023年，2月20日，星期三电池的种类锂电池锌锰电池镍镉电池镍氢电池等等第78页，共118页，2023年，2月20日，星期三伏打电池供电量小，电压低，电流不稳定；携带不便实用电池供电量大，电压高，电流稳定；安全、耐用、便携；有特殊用途；便于回收、污染小。分类1、不可充电电池——如：干电池

2、充电电池又称二 次电池——蓄电池

3、燃料电池第79页，共118页，2023年，2月20日，星期三锂电池干电池叠层电池纽扣电池各类电池第80页，共118页，2023年，2月20日，星期三电池的用途电子钟表、袖珍记数器

照相机、手机、摄像机、电动工具、电动自行车、家用电脑等。第81页，共118页，2023年，2月20日，星期三1、干电池(普通锌锰电池）干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液，还填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防止产生极化现象。电极总的反应式为：4NH4Cl+2Zn+2MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O请写出各电极的电极反应。第82页，共118页，2023年，2月20日，星期三干电池负极:Zn－2e-＝Zn2＋

普通锌锰干电池：（-）ZnZnCl2、NH4Cl（糊状）石墨(ＭnO2)(+）

正极:2NH4+＋2e-＝2NH3↑＋H2↑

总电池反应方程式：2NH4Cl＋Zn＝ZnCl2＋2NH3↑＋H2↑

缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液

改进后碱性锌锰电池的优点：电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。H2O+4MnO2＋2Zn＝Zn(OH)2+ZnO＋2Mn2O3

二氧化锰的用途第83页，共118页，2023年，2月20日，星期三1.写出锌锰干电池的电极反应和总化学反应方程式。负极————————————————正极————————————————总反应———————————————通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？_____________________________我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？Zn-2e-=Zn2+2NH4++2e-=2NH3+H2Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2锌筒变软，电池表面变得不平整MnO2第84页，共118页，2023年，2月20日，星期三锌锰碱性电池锌锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为MnO2,还原产物为Mn2O3,电解质是KOH溶液，其放电曲线如图所示：请写出电极反应式并分析其工作原理。该电池有何优点？优点:工作电动势稳定负极：Zn+2OH－－2e-=Zn(OH)2正极：2MnO2+H2O+2e-

=Mn2O3+2OH－

总：

Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+

Mn2O3第85页，共118页，2023年，2月20日，星期三第86页，共118页，2023年，2月20日，星期三第87页，共118页，2023年，2月20日，星期三2、充电电池——蓄电池（1）铅蓄电池

正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中。写出电极反应式。第88页，共118页，2023年，2月20日，星期三铅蓄电池

特点：电压高稳定，可反复使用，安全、方便、可靠。铅易产生氢气损耗，充电时需加水。

用途：汽车电源负极Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4↓正极PbO2＋4H+＋SO42-＋2e-＝2PbSO4↓＋2H2O总反应方程式：

Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O放电充电第89页，共118页，2023年，2月20日，星期三铅蓄电池（原电池）工作时，总反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,由此可以判断：（1）原电池的电极材料：正极为_____

负极为_____（2）两极的电极反应式：正极为__________________负极为_______________________（3）工作一段时间后，蓄电池里电解质溶液的pH______（填变大、变小、不变）PbO2PbPbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2OPb-2e-+SO42-=PbSO4变大充电放电第90页，共118页，2023年，2月20日，星期三（2）银锌蓄电池

正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。反应式为：2Ag+Zn(OH)2

Zn+Ag2O+H2O

写出电极反应式。充电放电1970-1975,开发了先进的银锌、镍镉电池技术。1975-1983,为美国海军生产潜水艇用银锌电池。1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。1998-1992,为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。第91页，共118页，2023年，2月20日，星期三银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O放电充电此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.ZnD电极反应：负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2

正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-第92页，共118页，2023年，2月20日，星期三（3）镉镍电池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2

放电充电负极材料：Cd；正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液。反应式如下：写出电极反应式。

特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。第93页，共118页，2023年，2月20日，星期三镍—镉可充电电池可发生如下反应：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池的负极材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放电充电A.Cd

（A

）B.

NiO(OH)

D.Ni(OH)2C.Cd(OH)2电极反应：负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2

正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-第94页，共118页，2023年，2月20日，星期三3、迷你型电池

优点：电压高、稳定，低污染。

用途：手表、相机、心率调节器HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S）Ag2O（S）+Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S）第95页，共118页，2023年，2月20日，星期三4、锂电池锂电池：（-）Li（S）LiI（晶片）I2(+）

用途：质轻、高能、高工作效率、高稳定电压。可使用十年第96页，共118页，2023年，2月20日，星期三大有发展前景的燃料电池

燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的

大致情况如下：

第97页，共118页，2023年，2月20日，星期三氢氧燃料电池第98页，共118页，2023年，2月20日，星期三第99页，共118页，2023年，2月20日，星期三ThisfuelcellwasusedtosupplyelectricityfortheApolloSpaceProgram第100页，共118页，2023年，2月20日，星期三燃料电池

优点：能量转化率高，可持续使用，不污染环境

用途：宇宙飞船，应用前景广阔负极:2H2+4OH-－4e-＝4H2O正极:O2+2H2O＋4e-＝4OH-

总反应方程式：

2H2＋O2＝2H2O（-）Ni（多孔）KOH（溶液）NiO2(+）

第101页，共118页，2023年，2月20日，星期三燃料电池介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性负极正极中性负极

正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-第102页，共118页，2023年，2月20日，星期三固体燃料电池介质电池反应：

2H2+Ｏ２=2H2O

负极正极负极

正极2H2-4e-+2O2－=2H2O

O2+4e-=2O2－

2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O第103页，共118页，2023年，2月20日，星期三航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用Pt做电极，KOH溶液做电解液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极反应。氢氧燃料电池若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应Pt电极H2O2氢氧燃料电池模拟KOH第104页，共118页，2023年，2月20日，星期三将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为____，这一极的电极反应为___________________；通入氧气的一极为_______，电极反应为__________________________________，总反应为__________________________。负极CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O正极O2+4e-+2H2O=4OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应第105页，共118页，2023年，2月20日，星期三问题讨论1:

作为一个电池的消费者，你希望使用怎样的电池？假如你是一个电池的研究生产者，你应该开发生产怎样的电池？第106页，共118页，2023年，2月20日，星期三电池的危害性电池中的汞能造成水俣病,佝偻病等电池中的铅:能引起人体神经紊乱,肾炎电池中的镉:能造成肾损伤,骨质疏松,软骨病。第107页，共118页，2023年，2月20日，星期三大有发展前景的燃料电池

燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的

大致情况如下：

第108页，共118页，2023年，2月20日，星期三

可用两个多孔石墨电极（分别含有不同的催化剂）插入作为电解质的30%的KOH水溶液中，氧气和氢气分别不断通入正极和负极并不断被消耗。两极发生的电化学反应：负极:H2+2OH--2e=2H2O,正极:(1/2)O2+H2O+2e=2OH-总反应为:H2+(1/2)O2=H2O

该类型的燃料电池曾在1967年首次被用作阿波罗宇宙飞船的电源。第109页，共118页，2023年，2月20日，星期三

迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、开发和已投入使用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池与镉镍电池有相同的工作电压(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金储氢材料作为负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其成为一种绿色环保电池。锂离子蓄电池系由碳作负极，嵌锂的金属氧化物作正极和有机电解质构成，其工作电压为36伏，因此一个锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。可充电碱锰电池是在碱性锌锰原电池基础上发展起来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池的电流放电特性，而且能充电使用几十次至几百次。太阳能电池利用P—N结的光电效应，把太阳光能直接转换成电能，满足用户需要。这种发电具有无需燃料、无污染、无噪声、运行简单可靠、减少维护