2023学年完整公开课版化学电源

第四章电化学基础第二节化学电源【学习目标】

1.常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池；2.认识一次电池、二次电池、燃料电池等几类化学电池；3.学习化学电池的构成，电极反应式及总反应式的书写。【学习重难点】化学电源的结构及电极反应的书写［学与问］在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？电池化学电池太阳能电池将化学能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置原子能电池用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池用途广泛的电池用于“神六”的太阳能电池笔记本电脑专用电池手机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电池小型高性能燃料电池干电池碱性电池蓄电池锂离子电池燃料电池发展中的化学电源化学电池一次电池二次电池燃料电池氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料电池铅蓄电池锌银蓄电池镍镉电池锂离子电池普通干电池碱性锌锰电池锌银纽扣电池1、目前化学电池主要分哪几大类？２.化学电池优点:（１）能量转换效率高，供能稳定可靠。（２）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。（３）易维护，可在各种环境下工作。３.判断电池优劣的标准

:（１）比能量［符号(A·h/kg)，(A·h/L)］指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少（２）比功率[符号是W/kg，W/L)]指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小（3）电池的储存时间的长短除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，其质量好。（1）干电池最早使用的化学电池是

，也是最普通的

干电池，是一种

，不可逆。锌锰电池一次性电池锌锰电池的负极是锌筒，正极是碳棒，电解质溶液

是MnO2和NH4Cl糊状物（酸性，锌筒易腐蚀）。将NH4Cl换成KOH，可制成碱性电池。延长电池寿命，提高性能。4.一次电池干电池碱性电池

干电池结构及电极反应原理总反应：电极反应式：负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O负极材料：锌筒正极材料：碳棒电解质是：NH4Cl、MnO2等糊状物有什么不足之处？使用不当时有什么危害？怎样进行改进？Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O碱性锌锰电池构造示意图碱性电池

负极(Zn)：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2正极(MnO2)：2MnO2+2e-+2H2O

=2MnO(OH)+2OH-电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)（2）碱性锌锰干电池优缺点简析：只能使用一次，不能充电；价格较贵；比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电。练习:锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，总反应式为：

Zns＋2MnO2s＋H2Ol＝ZnOH2s＋Mn2O3s下列说法错误的是（）A

电池工作时，锌失去电子B

电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极C

电池正极电极反应式为：

2MnO2s＋H2Ol＋2e＝2MnO(OH)s＋2OHaqD

外电路中每通过02mol电子，锌的质量理论上减小65gB负极(Zn)：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O正极(Ag2O)：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-电池总反应：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag（3）锌银电池—纽扣电池（4）锂电池:

锂电池是新一代高能电池，目前已研究成功多种锂电池，其中用廉价的r-MnO2作正极活性材料，电解液是LiClO4溶于碳酸丙烯（简称PC）和二甲基氧乙烷（简称DMF）的混合溶剂中，浓度为1mol/L，其浓度比是PC：DME=1:1，电池反应为：负极：Li-e-=Li

+正极：MnO2+e-+

Li+

=LiMnO2

电池总反应：Li+MnO2=LiMnO25.充电电池(又称二次电池)铅蓄电池电极：Pb为负极；PbO2为正极.电解液:H2SO4溶液①放电过程：负极(Pb)：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极(PbO2)：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O电池总反应：

Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

②充电过程阴极：(接电源负极)

PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)阳极：(接电源正极)2充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)总电池反应:PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋

2H2OPbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)

其它二次电池：镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池……特点：二次电池,可再次充电使用练习1：银锌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：

在此电池放电时,负极上发生反应的物质是

()

A.Ag

B.Zn(OH)2

C.Ag2O

D.Zn放电充电2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2OD2.氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：

H2+NiO(OH)2Ni(OH)2+H2O

。根据此反应式判断，下列叙述中正确的是()

A.电池放电时，H2是负极

B.电池放电时，氢元素被氧化

C.电池充电时，镍元素被还原

D.电池充电时，化学能转化为电能放电充电A3.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氢氧燃料电池4.燃料电池①负极(Pt)：2H2-4e-=4H+正极(Pt)：O2+4e-+4H+=2H2O电池总反应：2H2+O2=2H2O酸性或中性条件：负极(Pt)：2H2-4e-+4OH-=4H2O正极(Pt)：O2+4e-+2H2O=4OH-电池总反应：2H2+O2=2H2O碱性条件：练习:氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：________________________此时电池内总的反应式：________________________KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2Ob极：2O2+4H2O+8e-=8OH-②甲烷燃料电池①氧化剂与还原剂在工作时不断补充；②反应产物不断排出；③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源。缺点：附属设备较多、体积较大。

优点：能量转换率高、减少了对空气的污染。

燃料电池的规律:燃料电池与前几种电池的差别：①燃料做负极，助燃剂氧气为正极;②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用;③与其它电池最大的不同点：燃料和氧化剂不是储存在电池内部，而是从外部不断输入

。减少污染节约资源[思考]

为什么废旧电池必须回收，不能乱扔？

防止重金属离子污染环境如Hg2+,Cd2+

回收利用有色金属，节约资源

书写电极反应式应注意以下几点：①电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；②将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；③负极失电子所得氧化产物和正极得电子所