高中化学-化学电源教学课件设计

普通高中课程标准实验教科书化学反应原理（选修4）第１章化学反应与能量变化JIBAOSANZHONGHUAXUE第3节化学能转化为电能化学电源回顾方法与技巧-+G锌e-铜SO42-Cu2+SO42-Zn2+Cu2+Cu2+SO42-CuSO4溶液SO42-e-e-e-e-得e-还原反应失e-氧化反应生活中我们常使用各种各样的电池用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池化学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结合课本23页图1-3-7

生活中的电池与我们学习的原电池有哪些相同点和不同点呢？我们所学的原电池的有哪些缺点：效率低，反应一段时间后，铜极上聚集了许多氢气泡，把铜极与硫酸隔开就不再产生电流；且携带不方便。能产生稳定且具有较高电压的电流；安全且携带方便；能适用特殊用途。联想质疑实用电池的特点：本课时知识要点二、化学电源1、锌锰干电池的工作原理2、铅蓄电池的工作原理3、氢氧燃料电池的工作原理

4、化学电源电极反应式的书写KOH溶液

CH4O2

H2Oa极b极化学电源解剖图化学电源是能够实际应用的原电池电池的正负极的反应物气体分别储存在电池之外的容器中，两种气体分别不断地输入电池的两极，燃料气体在负极发生氧化反应和氧气在正极发生还原反应，实现一个相当于燃烧反应的电池反应。化学电源分类电池中的反应是可逆的，可以反复充电盒放电，如铅蓄电池和可充电电池都是二次电池。电池中的反应是不可逆的，只能放电不能充电，使用后即弃去，可能造成环境污染，如干电池。自主学习反馈一次电池：二次电池：燃料电池：1、化学电源分类自主学习反馈一次电池二次电池（可充电电池）燃料电池放电时是原电池充电时是电解池分类2、可充电电池放电时是一个原电池，将化学能转变成电能；充电时是一个电解池，外加直流电是电池内部发生电池反应的逆反应，将电能转化成化学能二、化学电源交流研讨1.锌锰干电池——

分为酸性和碱性两种。电极反应式：负极：正极：Zn-2e-=Zn2+氧化反应2NH4++2e-=2NH3+H2还原反应电极材料：电解质溶液：锌皮做负极，碳棒做正极。氯化铵和氯化锌混合液<1>酸性锌锰干电池电池反应：Zn+2NH4+=Zn2+

+2NH3+H2酸性锌锰干电池是最早进入市场的实用电池优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。<1>酸性锌锰干电池Zn+2NH4+=Zn2+

+2NH3+H2为什么锌锰干电池放置过久会失效？

锌-锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质泄露出来，对电器腐蚀。

为了防止泄露，在外壳套上金属筒或塑料筒，制成防漏电池。为什么锌锰干电池放置过久会失效？

为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质

换成

，制成了

干电池。NH4ClKOH碱性锌锰电极反应式：负极：正极：电极材料：电解质溶液：锌粉做负极，钢针做正极。氢氧化钾溶液<2>碱性锌锰干电池MnO2+2H2O+2e-=Mn(OH)2+2OH-

还原反应Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O

氧化反应电池反应：Zn+MnO2+H2O=ZnO+Mn(OH)21、碱性锌锰干电池与酸性锌锰干电池相比有何不同？2、这些改进的优点是什么？小组讨论：碱性锌锰电池的优点：碱性锌锰干电池，负极材料由锌片改为锌粉，电解质是KOH溶液，其放电曲线如图所示：优点:工作电动势稳定,电池所输出的电能多且储存时间长，放电电流大，时间长。交流研讨二次电池2、充电电池：氧化还原反应在充电时可以逆向进行。1、二次电池又称充电电池，能够重复使用至一定的周期手机专用电池笔记本电脑专用电池化学能放电充电电能摄像机专用电池用途：目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池，它还广泛用于国防、生产、生活等领域。铅蓄电池：最早使用的充电电池。铅蓄电池特点：铅蓄电池的电压稳定，使用方便安全可靠，可再次充电使用。2、二次电池二次电池：氧化还原反应在充电时

可以逆向进行。铅蓄电池总反应：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电优缺点：应用：可充电，比干电池使用寿命长；但体积大，有污染汽车上使用的电瓶等

小组讨论：

根据铅蓄电池的总反应，判断放电时1、铅蓄电池的正、负极材料以及电解质溶液？2、尝试书写正、负极反应式总反应：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电2、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。交流研讨放电时电极反应式：负极：正极：电极材料：电解质溶液：铅做负极，二氧化铅做正极。30%H2SO4溶液PbO2+4H++SO42-+2e-

=PbSO4

+2H2O

还原反应Pb+SO42--2e-=PbSO4

氧化反应充电时电极反应（电解原理）：阴极：阳极：总反应：PbSO4+2e-=Pb+SO42-

还原反应PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-

氧化反应2PbSO4+2H2O==Pb+PbO2+2H2SO4通电观察思考小组讨论：充电时外接电源的正负极与铅蓄电池的正负极怎样连接？接直流电源正极接直流电源负极

缺点：能量低利用率、笨重、废弃电池污染环境

优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉

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……铅蓄电池的充放电过程：2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充电放电铅蓄电池的优缺点简析：铅蓄电池是二次电池，可反复充电和放电。充电是电解原理，放电是原电池原理。负极：正极：放电电池反应：Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2OPb+SO42--2e-PbSO4PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O放电充电放电充电充电电池反应：2PbSO4+2H2O==Pb+PbO2+2H2SO4通电锂离子电池锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。用途：现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机、手表、心脏起搏器等低功耗电器的主流。笔记本电脑专用电池

电池中含有大量的重金属如锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节纽扣电池能污染60万升水；一节一号电池烂在地里，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，进而进入鱼类、农作物等，破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康，有的还能致癌。所以我们不要乱扔电池，要及时回收。废旧电池的回收利用3、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。3、氢氧燃料电池交流研讨负极：正极：电池反应：电极材料：输入气体：多孔石墨氢气和氧气电极反应式：2H2+4OH--4e-=2H2O氧化反应O2+2H2O+4e-=4OH-

还原反应2H2+O2=2H2O电解质溶液：氢氧化钾溶液甲烷、甲醇、乙醇燃料电池优点能量利用效率高；可连续使用；污染轻等。负极：2H2–4e-=4H+正极：O2+4e-+4H＋

=2H2O总反应式：2H2+O2=2H2O电解质溶液：酸性HClO2H2OH2OH2电解质溶液：中性负极：2H2–4e-=4H+正极：O2+4e-+2H2O=4OH-

总反应式：2H2+O2=2H2O小结：化学电源1、一次电池2、二次电池3、燃料电池——锌锰干电池——铅蓄电池——氢氧燃料电池掌握每一类典型电池的正负极、电极反应；了解每一类电池的优缺点；对其它电池有初步的认识3、燃料电池A、氢氧燃料电池①碱性电解液：正极：2H2+4OH-→4H2O