4.1.2化学电源高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第一节原电池

第2课时化学电源

1、应用原电池的构成要素和工作原理认识酸性干电池和碱性干电池的工作原理，并学会复杂电极反方程式书写的方法；同时体会化学反应原理知识在电池设计中的应用。能从物质变化和能量变化的角评价电池的优劣，增强社会责任意识。2、通应用原电池的构成要素和工作原理认识铅酸蓄电池的工作原理，并体会二次电池的特点。3、在认识锂电池发展史、思考如何不断改进锂电池的过程中，巩固与提升对原电池原理知识和化学反应原理知识的认识，感受科学和技术进步对社会生活的巨大作用，感受科学家在科技创新中的重要作用，发展创新意识。素养目标1、常见化学电池的工作原理和不同类型化学电源的特点；2、复杂电极反应方程式书写的方法。复杂电极反应方程式书写的方法。教学重点教学难点情境引入“鲲龙”AG600是我国自主研制的大型灭火/水上救援水陆两栖飞机。飞机上的多种设备都需要用到电源提供动力，常用的化学电源有哪些?它们的反应原理又是怎样的呢?思考与讨论生活中电池干电池纽扣电池一次电池铅酸蓄电池锂离子电池二次电池燃料电池燃料电池将

变成

的装置。广泛应用于移动电话、照相机、计算器、遥控器、汽车、卫星等。1.概念:

2.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③方便携带，易维护，可在各种环境下工作化学能电能新知学习一、化学电源3.电池优劣的判断标准①比能量［单位：(w·h/kg)，(w·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[单位：（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电池的可储存时间的长短除了特殊情况，质量小、体积小、输出功率大和储存时间长的电池，更易满足使用者需求。新知学习化学电源一次电池二次电池燃料电池碱性锌锰电池铅酸蓄电池氢氧燃料电池等锂离子电池镍氢电池普通锌锰干电池银锌纽扣电池4.化学电池的分类新知学习锂电池镍镉电池放电后不可再充电的电池。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。

又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。

1.碱性锌锰电池负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-氢氧化氧锰正极:

;负极：

;电解质:

。MnO2Zn粉KOH总反应：Zn+2MnO2+2H2O

=2MnO(OH)+

Zn(OH)2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，广泛应用于手电筒，钟表，计算器等。缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵新知学习二、一次电池2.银锌（纽扣）电池正极:

;负极：

;电解质溶液:

。Zn－2e-＋2OH－＝Zn(OH)2Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2KOH溶液Ag2OZn负极:正极:总反应式:

优点：比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。知识拓展锂8Li－8e－===8Li＋3SOCl2＋8e－===2S＋SO3

2-

＋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，可用于心脏起搏器。3、锂电池（无水环境）知识拓展正极:

;负极：

;电解质溶液:

。负极:正极:总反应式:

MnO2LiAlCl4－SOCl28Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S新知学习三、二次电池1.铅酸蓄电池Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO42PbSO4(s)+2H2O(l)

放电

充电充电：电能转化为化学能阴极:PbSO4(s)+2e－=Pb(s)+SO42－(aq)

阳极:PbSO4(s)-2e－＋2H2O(l)=PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO42－(aq)

优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境铅酸蓄电池的电极反应物和放电后的产物，均以固体的形式附着在电极材料表面，充、放电时可以互相转化，实现电池的重复使用。知识拓展2.镍镉电池2NiO(OH)+2H2O+Cd2Ni(OH)2+Cd(OH)2

放电

充电正极:

;负极：

;电解质溶液:

。CdNiO(OH)KOH1、放电：化学能转化为电能负极：Cd+2OH--2e-===Cd(OH)2正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O===2Ni(OH)2+2OH-2、充电：电能转化为化学能阴极：Cd(OH)2+2e-===Cd+2OH-

阳极：2Ni(OH)2+2OH--2e-===2NiO(OH)+2H2O

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。用途：广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等。资料卡片3、锂离子电池优点：质量小、体积小、储存和输出能量大，没有记忆效应。循环性能优越、可快速充放电。使用寿命长。不含有毒有害物质，被称为绿色电池。缺点：价格较昂贵。用途：广泛用于多种便携式电子设备（如智能手机、笔记本电脑、数码相机等）和交通工具（如电动汽车、电动自行车等）的常用电池。新一代可充电的绿色电池铜集流板锂导电有机电解液铝集流板LixCyLiCoO2资料卡片

电解质溶液：六氟磷酸锂（LiPF6）的碳酸酯溶液（无水）负极:嵌锂层状石墨正极：钴酸锂电池总反应：LixCy+Li1-xCoO2=LiCoO2+Cy放电：Li+由石墨中脱嵌移向正极，嵌入LiCoO2晶体负极：LixCy-xe-=xLi++Cy正极：Li1-xCoO2+xLi++xe-

=LiCoO2资料卡片充电:Li+从LiCoO2晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中阳极：LiCoO2－xe－=xLi++Li1－xCoO2阴极：Cy+xe－+xLi+=LixCy在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间，完成化学能与电能的相互转化。放电充电Li1－xCoO2+LixCyLiCoO2+Cy总反应：LiCoO2+Cy=Li1－xCoO2+LixCy锂离子电池还可用于大型储能电站、当它正式并网投入运营后，在用电低谷时充电，在用电高峰时放电，可以实现对电能的灵活调节和精确控制。爱迪生电池(铁镍蓄电池)：

Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2

二次电池的充放电规律(1)充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。(2)同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。整理与提升废旧电池中常含有重金属、酸和碱等物质，如果随意丢弃，会对生态环境和人体健康造成危害。因此，应当重视废旧电池的回收和利用，这样既可以减少环境污染，又可以节约资源。4、废旧电池的回收利用

新知学习燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能转化为电能的化学电源。2.两极材料：惰性材料（Pt），只具导电性。1.反应物不储存在电池内部，外加提供燃料和氧化剂。3.两极判断：

通入燃料气的一极

通入O2或空气的一极4.优点：能量转换率高(超过80%)；污染小；绿色发电站负极正极四、燃料电池新知学习（一）氢氧燃料电池：负极：2H2+4OH--4e-＝4H2O

正极：

O2+4e-+

2H2O

＝4OH-

总反应式:

2H2+O2＝2H2O2、

(-)H2|OH-|O2(+)碱性介质

1、(-)H2|H+|O2(+)

酸性介质

负极：2H2-4e-＝4H+

正极：O2+4e-+4H+＝2H2O总反应式:

2H2+O2＝2H2O新知学习知识拓展3、

(-)H2|O2-|O2(+)固体氧化锆—氧化钇介质

正极-:2H2-4e-+2O2-=2H2O+:O2+4e-=2O2-总：2H2+O2=2H2O负极负极正极4、

(-)H2|CO32-|O2(+)固体碳酸盐介质

-:2H2-4e-+2CO32-=2CO2+2H2O+:O2+4e-+2CO2=2CO32-总：2H2+O2=2H2O氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结整理与提升（二）甲烷燃料电池：知识拓展1、(-)CH4|H+|O2(+)

酸性介质

负极：CH4＋2H2O－8e－====＋

8H+正极：2O2＋

8H+＋8e－====4H2O总反应：CH4＋2O2====CO2＋2H2O2、

(-)CH4

|OH-|O2(+)碱性介质

负极：CH4＋10OH－－8e－====CO32－＋7H2O正极：2O2＋4H2O＋8e－====8OH－总反应：CH4＋2O2＋2KOH====K2CO3＋3H2O

（三）

甲醇燃料电池（电解质:KOH）

正极:3O2+6H2O+12e-===12OH-

负极:2CH3OH+16OH--12e-===2CO32-+12H2O

总反应:2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O

（四）

肼（N2H4）燃料电池（电解质:KOH）

正极:O2+2H2O+4e-===4OH-

负极:N2H4+4OH--4e-===N2↑+4H2O

总反应:N2H4+O2===N2+2H2O知识拓展课堂小结1．银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，下列说法中不正确的是()A．工