1.3 化学能转化为电能——电池 课件高二化学鲁科版选修四.ppt

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1、普通高中课程标准实验教科书 化学反应原理（选修4）,第章 化学反应与能量变化,第3节 化学能转化为电能 化学电源,回顾,方法与技巧,-,+,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

2、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,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，

3、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,

4、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。,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。,NH4Cl,KOH,碱性锌锰,电

5、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,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)2,1、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

6、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,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,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：,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：,2、铅蓄电池,正极材料上涂有棕褐色的

7、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,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

8、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：,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 + 2H2O,放电 充电,放电 充电,充电电池反应：,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

9、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

10、：,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,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 碱性电解液： 正极：2H2 + 4OH- 4H2O + 4e- 负极：O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 酸性电解液： 正极：2H2 4H+ + 4e- 负极：O2 + 4H+ + 4e- 2H2O 中性电解液： 正极：2H2 4H+ + 4e- 负极：O2 + 2H2O + 4e- 4OH-,减少污染 节约资源,谢谢！,祝同学们一天好心情！,