人教版高中化学 第四章 第二节节 化学电源教学课件及教学设计课件 新人教选修4.ppt

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1、化化 学学 电电 源源2021/8/9星期一1电池的分类电池的分类化学电源的分类化学电源的分类原电池知识复习原电池知识复习几种电池介绍几种电池介绍实践活动实践活动科学视野科学视野课堂小结课堂小结作业布置作业布置化化 学学 电电 源源典例精析典例精析研究性学习研究性学习2021/8/9星期一2组成原电池的条件组成原电池的条件有两种活动性不同的金属（或一种是非金有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极属导体）作电极电极材料均插入电解质溶液中电极材料均插入电解质溶液中两极相连形成闭合电路两极相连形成闭合电路一个自发进行的氧化还原反应一个自发进行的氧化还原反应 2021/8/9星期一3正负极

2、的判断正负极的判断 电极电极电极材料电极材料反应类型反应类型电子流动方电子流动方向向负极负极还原性较还原性较强的金属强的金属氧化反应氧化反应负极向外电负极向外电路提供电子路提供电子正极正极还原性较还原性较弱的金属弱的金属还原反应还原反应正极从外电正极从外电路得到电子路得到电子2021/8/9星期一4 通过日常生活和学习，你知道哪些电池？它们通过日常生活和学习，你知道哪些电池？它们都是化学电池吗？它们在哪些方面得到应用？都是化学电池吗？它们在哪些方面得到应用？电电池池 化学电池化学电池 太阳能电池太阳能电池 原子能电池原子能电池将化学能转换成将化学能转换成电能的装置电能的装置将太阳能转换将太阳能

3、转换成电能的装置成电能的装置将放射性同位素自然衰将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热变时产生的热能通过热电转换器转变为电能的电转换器转变为电能的装置装置电池的分类电池的分类2021/8/9星期一5化学电池的分类化学电池的分类化化学学电电池池 一次电池一次电池 二次电池二次电池 燃料电池燃料电池也叫干电池也叫干电池也叫充电电池也叫充电电池或蓄电池或蓄电池2021/8/9星期一6一、一次电池介绍一、一次电池介绍一次电池一次电池普通锌锰干电池普通锌锰干电池碱性锌锰电池碱性锌锰电池锌银电池锌银电池锂电池锂电池2021/8/9星期一7普通锌锰干电池普通锌锰干电池2021/8/9星期一8普通锌普通锌-

4、锰干电池的电极方程式锰干电池的电极方程式负极（锌筒）负极（锌筒）Zn-2e-=Zn2+正极（石墨）正极（石墨）2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O总反应：总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O也可以：负极（锌筒）也可以：负极（锌筒）Zn-2e-=Zn2+正极（石墨）正极（石墨）2NH4+2e-=2NH3+H2总反应：总反应：Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H22021/8/9星期一9 随着用电器朝着小型化、随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的

5、要求。化、多功能化发展的要求。体积小、性能好的碱性锌体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌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，片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。使放电电流大幅度提高。2021/8/9星期一10锌粉和KOH的混合物MnO2金属外壳碱性锌锰电池碱性锌锰电池负极：负极：Zn+2OH 2e=Zn(OH)2正极：正极：2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH总反应：总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2Mn

6、OOH+Zn(OH)22021/8/9星期一11锌银电池锌银电池负极：负极：Zn+2OH 2e=ZnO+H2O正极：正极：Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH总反应：总反应：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag 这种电池比能量大、电压稳定，储存时间长，适这种电池比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电，常制成纽扣式电池，广泛用于电宜小电流连续放电，常制成纽扣式电池，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。2021/8/9星期一12锂电池锂电池锂电池以金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四锂电池以金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由

7、四氯化铝锂（氯化铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酰氯（）溶解在亚硫酰氯（SOCl2）中组成）中组成负极：负极：8Li 8e=8Li+正极：正极：3SOCl2+8e=SO32+2S+6Cl总反应：总反应：8Li+3SOCl2=6Li+Li2SO3+2S2021/8/9星期一13 锂是密度最小的金属，用锂作为电池的锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用较，使用 寿命大大延长。锂电池的比能量高寿命大大延长。锂电池的比能量高电压高，工作温度宽。电压高，工作温度宽。由于锂电池性能优异，广泛应用于军事和由于锂电池性能优异，广泛

8、应用于军事和空间领域，民用领域以微小功率为主，例如用空间领域，民用领域以微小功率为主，例如用作电脑、手表、照相机、心脏起搏器等的电源作电脑、手表、照相机、心脏起搏器等的电源锂电池的特点及用途锂电池的特点及用途2021/8/9星期一14二、二次电池介绍二、二次电池介绍二次电池二次电池铅蓄电池铅蓄电池镉镍电池镉镍电池氢镍电池氢镍电池锌银电池锌银电池锂离子电池锂离子电池聚合物锂离子电池聚合物锂离子电池2021/8/9星期一15铅蓄电池铅蓄电池2021/8/9星期一16负极（负极（Pb）Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)正极（正极（PbO2）PbO2(s)+4H+(aq)+SO4

9、2-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)总反应：总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2 H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)铅蓄电池放电的电极反应：铅蓄电池放电的电极反应：2021/8/9星期一17阴极阴极 PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)阳极阳极 PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)总反应：总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2 H2SO4(aq)铅蓄电池充电的反应：铅蓄电池充电的反应：可以把上述反应写成一个可逆反应方程式：可以把上述反应写成一个

10、可逆反应方程式：Pb(s)+PbO2(s)+2 H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)放电放电充电充电还原反应还原反应氧化反应氧化反应2021/8/9星期一18镉镍电池与镉镍电池与氢镍电池氢镍电池：Cd+2NiO(OH)+2 H2O 2NiO(OH)2+Cd(OH)2 放电放电充电充电 1/2H2+2NiO(OH)Ni(OH)2放电放电充电充电镉镍电池总反应：镉镍电池总反应：氢镍电池总反应：氢镍电池总反应：课后思考：课后思考：根据上面所给的总方程式，你能写出各极发生的根据上面所给的总方程式，你能写出各极发生的反应方程式吗？反应方程式吗？2021/8/9星期一19新型燃料电池新型燃

11、料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏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将电极反应产物不断排出电池 2021/8/9星期一20介质介质电池总反应：电池总反应：2H2+=2H2O 酸性酸性负极负极正极正极中性中性负极负极 正极正极碱性碱性负极负极正极正极2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O2H2+4OH-4e-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH-氢氧燃料电池氢氧燃料电池2021/8/9星期一2

12、1介质介质电池反应：电池反应：2H2+=2H2O 负负极极正正极极负负极极 正正极极2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O 2H2-4e-+2O2=2H2OO2+4e-=2O2 固体燃料电池固体燃料电池2021/8/9星期一22风力发电风力发电地热发电地热发电生活垃圾发电生活垃圾发电核电核电潮汛发电潮汛发电发发电电请考虑，化学电池有污染，这个问题如何解决？（开发新能源）（开发新能源）化学电池与新能源化学电池与新能源2021/8/9星期一23典例讲解典例讲解 航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱

13、式两和不污染环境等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应方程式都可表示为：种，它们放电时的电池总反应方程式都可表示为：2H2+O2=2H2O，酸式氢氧燃料电池的电解质是酸，酸式氢氧燃料电池的电解质是酸，其负极反应可表示其负极反应可表示2H2 4e-=4H+，则其正极反应表，则其正极反应表示示为：为：；碱式氢氧燃料电池的电；碱式氢氧燃料电池的电解质是碱，其正极反应表示为解质是碱，其正极反应表示为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为：，则其负极反应可表示为：。O2+4H+4e-=2H2O2H2+4OH-4e-=4H2O 2021/8/9星期一24蓄电池在放电时

14、是起原电池作用，充电时是起电解池作用，爱迪生电池分别在充电和放电时发生的反应为：根据爱迪生蓄电池的原理作出的下列判断中错误的是（）放电时，Fe为负极，NiO2为正极充电时阳极上的电极反应为：Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO2+2H2O放电时，电解质溶液中的阴离子向正极方向移动。蓄电池的电极必须浸在某种酸性溶液中蓄电池的电极必须浸在某种碱性溶液中A.和B.只有C.和D.和典例讲解典例讲解A2021/8/9星期一25下下图图为为氢氢氧氧燃燃料料电电池池原原理理示示意意图图，按按照照此此图图的的提提示示，下列叙述正确的是下列叙述正确的是A Aa a电极是负极电极是负极B Bb b电电极极的的

15、电电极极反反应应为为：4OH4OH-4 e4 e2H2H2 2O O 2 2 C C电电池池工工作作时时，电电子子由由正极通过外电路流向负极正极通过外电路流向负极D D氢氢氧氧燃燃料料电电池池是是一一种种具有应用前景的绿色电源具有应用前景的绿色电源典例讲解典例讲解AD2021/8/9星期一26据据报报道道，最最近近摩摩托托罗罗拉拉公公司司研研发发了了一一种种由由甲甲醇醇和和氧氧气气以以及及强强碱碱做做电电解解质质溶溶液液的的新新型型手手机机电电池池，电电量量可可达达现现在在使使用用的的镍镍氢氢电电池池或或锂锂电电池池的的十十倍倍，可可连连续续使使用用一一个个月月才才充充一一次次电电。其其电电池

16、池反反应应为为：2CH2CH3 3OH OH+3O3O2 2 +4OH4OH 2CO 2CO3 32 2+6H+6H2 2O O，则下列说法错误的是，则下列说法错误的是放电时放电时CHCH3 3OHOH参与反应的电极为正极参与反应的电极为正极充电时电解质溶液的充电时电解质溶液的pHpH逐渐增大逐渐增大 放电时负极的电极反应为：放电时负极的电极反应为：CHCH3 3OHOH6e6e 8OH8OH CO CO3 32 2+6H+6H2 2O O充电时每生成充电时每生成1 mol CH3OH转移转移6 mol电子电子 A典例讲解典例讲解2021/8/9星期一27下图是一种正在投入生产的大型蓄电系统。

17、左右两下图是一种正在投入生产的大型蓄电系统。左右两 侧为电解质储罐，中侧为电解质储罐，中央为电池，电解质通过泵不断在储罐和电池间循环；电池中的左右两侧央为电池，电解质通过泵不断在储罐和电池间循环；电池中的左右两侧为电极，中间为离子选择性膜，在电池放电和充电时该膜可允许钠离子为电极，中间为离子选择性膜，在电池放电和充电时该膜可允许钠离子通过；放电前，被膜隔开的电解质为通过；放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2（右罐）和（右罐）和NaBr3（左罐），（左罐），放电后，分别变为放电后，分别变为Na2S4和和NaBr。下列说法正确的是（）。下列说法正确的是（）A电池充电时，阳极电极反应式为：电池充电时

18、，阳极电极反应式为：3Br2eBr3 B电池放电时，负极电极反应式为：电池放电时，负极电极反应式为：2S22+2e=S42C电池放电时，电池的总反应方程式为：电池放电时，电池的总反应方程式为：Na2S43NaBr2Na2S2NaBr3D在充电过程中在充电过程中Na+通过膜的流向通过膜的流向为从左到右为从左到右AD2021/8/9星期一28如如图图是是20042004年年批批量量生生产产的的笔笔记记本本电电脑脑所所用用的的甲甲醇醇燃燃料料电电池池的的结结构构示示意意图图。甲甲醇醇在在催催化化剂剂作作用用下下提提供供质质子子(H(H+)和和电电子子。电电子子经经外外电电路路、质质子子经经内内电电路

19、路到到达达另另一一极极与与氧氧气气反反应应。电电池池总总反反应应式式为为：2CH2CH3 3OHOH3O3O2 22CO2CO2 24H4H2 2O O。下列。下列说说法中正确的是法中正确的是 A A右右边边的的电电极极为电为电池的池的负负极，极，b b处处通入的是空气通入的是空气B B左左边边的的电电极极为电为电池的池的负负极，极，a a处处通入的是甲醇通入的是甲醇C C电电池池负负极的反极的反应应式式为为：CHCH3 3OH+HOH+H2 2O O6e6e=CO=CO2 2+6H+6H+D D电电池的正极反池的正极反应应式式为为：O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e=4OH=4O

20、HBC2021/8/9星期一29将洁净的铁片和其它金属片将洁净的铁片和其它金属片A、B、C、D分别放在浸有分别放在浸有NaCl溶液的滤纸溶液的滤纸上并压紧（如图所示）。在每次实验时，记录电压表指针的移动方向和上并压紧（如图所示）。在每次实验时，记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下：电压表的读数如下：V玻璃板金属片滤纸铜片金属指针移动方向电压Fe()0.65A()0.78B(+)0.25C()1.35D()0.20请回答下列问题：请回答下列问题：在第在第组组成的原电池中，一段时间后，铁片上出现了红褐色物质。请组组成的原电池中，一段时间后，铁片上出现了红褐色物质。请用电极反应方程式和化学反应

21、方程式表示其产生红褐色物质的过程。用电极反应方程式和化学反应方程式表示其产生红褐色物质的过程。负极：负极：2Fe 4e=2Fe2+正极：正极：O2+4e+2H2O=4OH2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 A、B、C、D四种金属的金属性强弱顺序四种金属的金属性强弱顺序 ，金属一定不能从硫酸铜溶液中置换出铜。金属一定不能从硫酸铜溶液中置换出铜。CADB 若若滤滤纸纸改改用用NaOH溶溶液液浸浸润润，则则在在滤滤纸纸上上能能看看到到有有蓝蓝色色物物质质析析出出的的是是 （填字母）金属。其对应的原电池的电极反应式为：（填字母）金属。其对应的原

22、电池的电极反应式为：负极负极正极正极B2Cu 4e=2Cu2+O2+4e+2H2O=4OH B2021/8/9星期一30熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用可用Li2CO3和和NaLi2CO3的的熔融盐混合物作电解质，熔融盐混合物作电解质，CO为燃气，空气与为燃气，空气与CO2的混合气为助燃气，制得在的混合气为助燃气，制得在650下下工工作作的的燃燃料料电电池池。下下列列说说法法正正确确的的是是（）A.正极反应式：正极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-B.负极反应式：负极反应式：CO+CO32-2e-=2CO2 C.燃料电池工作

23、时燃料电池工作时CO32-离子向正极迁移离子向正极迁移 D.燃料电池的总反应为燃料电池的总反应为2CO+O2=2CO2 典例讲解典例讲解BD2021/8/9星期一31光合作用有二氧化碳与水合成葡萄糖，同时放出氧气，写出化学方程式。6CO2（g)+6H2O(l)=C6H12O6(g)+O2(g)光、叶绿体光、叶绿体设想将写成的反应式倒过来，可设计成一个原电池，产生电流。这样，我们通过正逆反应，就从太阳能产生了电能。写出这种原电池的电极反应。该电池的电动势为1.24V，设有一长满绿藻的正方形游泳池，边长10m，在平均光照度下每12面积上可按上述原电池产生1mA电流，求该游泳池产生的总电力。负极：负

24、极：C6H12O6+6H2O 24e-=6CO2+24H+正极：正极：O2+4 H+4 e-=2H2O1.241102104=1.24Kw化学电池的创新设想化学电池的创新设想2021/8/9星期一32电池与健康电池与健康电池与环保电池与环保电池前景电池前景电池世界电池世界电池资料参考电池资料参考电池书店电池书店电池展会电池展会电池资讯电池资讯电池论坛电池论坛中国电池网中国电池网友情链接友情链接中国电池工业协会中国电池工业协会中国环保商务网中国环保商务网中国工业电池网中国工业电池网中国环保电池网中国环保电池网中国镍氢电池网中国镍氢电池网手机电池网手机电池网2021/8/9星期一33调查市场上各种电池的用途及价格调查市场上各种电池的用途及价格绿色行动绿色行动 回收废电池活动回收废电池活动环保宣传环保宣传 废电池的危害及国家法规废电池的危害及国家法规生活中常见电池中的化学原理研究生活中常见电池中的化学原理研究废旧电池处理废旧电池处理如何变废为宝的研究如何变废为宝的研究生活中电池应用问题调查生活中电池应用问题调查自己动手设计电池自己动手设计电池科普知识科普知识新型电池的研究及发展新型电池的研究及发展实践活动实践活动供参考供参考2021/8/9星期一34