4.1.2化学电源课件高二上学期化学人教版选择性必修1

第四章电化学基础第二节化学电源1.能列举常见的化学电源。2.能应用原电池模型分析复杂、真实情景下的化学电源的工作原理。3.了解电池发展史，体会化学在科技发展中起到的重要作用。4.了解新型电池的开发方向，形成绿色应用的意识，增强社会责任感。学习目标一次电池二次电池燃料电池电池的分类请评判一下这样的原电池放电时间更长性能更好？要将原电池用于生产生活，你认为要进行哪些方面的改造？単液电池

双液电池

隔膜电池1、普通锌锰电池

负极（锌筒）：

Zn–2e-

=Zn2+正极（石墨）：

2NH4++2MnO2+2e

-=2NH3+2MnO(OH)总反应：

Zn+2NH4++2MnO2

=Zn(NH3)22++2MnO(OH)普通锌锰电池锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2

和H2O等优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快电解质：NH4Cl活动一

认识干电池（一次电池）

体积小、性能好的碱性锌－锰干电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的酸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。活动一

认识干电池（一次电池）选择哪种碱？活动一

认识干电池（一次电池）碱性电池

负极(锌筒)：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极(石墨)：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)22、碱性锌锰电池二代电解质：KOH缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电.活动一

认识干电池（一次电池）3、银锌电池

新型负极：Zn+2OH－-2e-=ZnO+H2O正极：Ag2O+2H2O+2e-=2Ag+2OH-电池的总反应式为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag电解质：KOH优点：电池比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流和连续放电。活动一

认识干电池（一次电池）一次电池存在什么问题？如何改进？电压随着使用时间延长而下降，只能使用一次1860年法国科学家普兰特的，反复充放电使铅板形成活性物质，以稀硫酸为电解质，研制出了可重复利用的电池——铅蓄电池。因为这种电池能充电，可以反复使用，所以称它为“蓄电池”，也即二次电池。当电池使用一段使电压下降时，可以给它通以反向电流，使电池电压回升。请思考：铅蓄电池

是由两组平行排列的栅状铅合金极板作为主架，正极板上覆盖PbO2,负极板上覆盖Pb。活动二

认识蓄电池（二次电池）放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+SO42--2e-=PbSO4

正极：PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O

氧化反应

还原反应负极：①放电过程（是原电池反应，化学能转化为电能）人们常根据硫酸密度的大小来判断铅蓄电池是否需要充电活动二

认识蓄电池（二次电池）②充电过程（是电解池反应，电能转化为化学能）PbSO4+2e-=Pb+SO42-

还原反应阴极：阳极：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-

氧化反应充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电活动二

认识蓄电池（二次电池）缺点：比能量低、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……活动二

认识蓄电池（二次电池）【阅读资料】1.铅酸电池的回收率很高，中国几乎达到100%。再生铅比原生铅更具有经济价值和社会价值。再生铅，以我国的工艺水平，回收过程中污染已经控制的非常小。现在铅酸电池的修复技术比较成熟，一般修复后可以恢复到正常电瓶容量的90%以上。2.比能量是指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。活动二

认识蓄电池（二次电池）活动二

认识蓄电池（二次电池）锂离子电池放电过程总反应：LixCy-xe-=xLi++Cy正极：

氧化反应

还原反应负极：①组成：负极材料：嵌锂石墨；正极材料：LiCoO2；电解质溶液：LiPF6的无水碳酸酯溶液。Li1-xCoO2+xe-+xLi+=LiCoO2LixCy+Li1-xCoO2-=xLi++Cy活动二

认识蓄电池（二次电池）锂亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。①负极材料为____，电极反应为_________________。②正极的电极反应为_______________________________。锂8Li－8e－===8Li＋3SOCl2＋8e－===2S＋

＋6Cl－

必须在无水、无氧的条件下组装锂金属电池，原因是构成电池的两个主要成份Li能和氧气水反应，且SOCl2也与水反应。

比能量是指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。活动二

认识蓄电池（二次电池）1、氢氧燃料电池总反应：2H2+O2==2H2O酸性电解质：负极：

2H2-4e-==4H+正极：

O2+4H++4e-==2H2O负极:2H2-4e-+4OH-==4H2O正极:

O2+2H2O+4e-==4OH-碱性电解质：注：书写电极反应方程式时，酸性条件下可用H＋和H2O配平；碱性条件可用OH－和H2O配平。活动三

认识燃料电池燃料电池的规律①燃料电池在负极上发生氧化反应的是燃料(如H2、CH4、CH3OH等)，在正极上参与反应的是空气或氧气。②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。①氧化剂与还原剂在工作时不断拓展资料；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。燃料电池与前几种电池的差别：活动三

认识燃料电池1.以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：(1)酸性介质(如H2SO4)负极：____________________________________________；正极：____________________________________________；总反应式：________________________________________。(2)碱性介质(如KOH)负极：____________________________________________；正极：____________________________________________；总反应式：________________________________________。CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋2O2＋8e－＋8H＋===4H2OCH4＋2O2===CO2＋2H2OCH4＋2O2＋2OH－===CO32-＋3H2OCH4－8e－＋10OH－===CO32-＋7H2O2O2＋8e－＋4H2O===8OH－活动三

认识燃料电池(3)固体电解质(高温下能传导O2－)负极：____________________________________________；正极：____________________________________________；总反应式：________________________________________。（4）熔融碳酸盐燃料电池（电解质是Li2CO3－K2CO3的混合物熔盐，导电离子是碳酸根离子）负极：____________________________________________；正极：____________________________________________；总反应式：________________________________________。CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O2O2＋8e－===4O2－CH4＋2O2===CO2＋2H2OCH4＋2O2===CO2＋2H2O2O2+4CO2+8e－===4CO32-CH4－8e－＋4CO32-===5CO2＋2H2O活动三

认识燃料电池(5)科学家用氮化镓材料与铜组装如图所示的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。写出铜电极表面的电极反应式:________________________。CO2＋8e－＋8H＋―→CH4＋2H2O(6)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S，正极反应式是_______________________________________________.FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S或FeS2＋4e－===Fe＋2S2－活动三

认识燃料电池1、遵循原则：电子守恒电荷守恒原子守恒两电极反应式相加等于电池总反应式

4.原电池电极反应式的书写活动三

认识燃料电池2、电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)活动三

认识燃料电池1：电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如图，写出电极a的电极反应式：

。2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O课堂练习2：某微生物燃料电池装置如图所示，负极的电极反应式是

。C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋课堂练习3：用零价铁(Fe)去除酸性水体中的硝酸盐(NO3-)已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中NO3-的反应原理如