4.2化学电源(人教版)选修4资料.ppt

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1、Page 1新课导入新课导入各种电池各种电池Page 2使用锂电源的手机使用锂电源的手机和笔记本电脑和笔记本电脑纽扣电池作为电源纽扣电池作为电源的纽扣电池的纽扣电池Page 3使用氢氧燃料电池动力的法国产标致使用氢氧燃料电池动力的法国产标致TAXITAXIPage 4一、化学电池与其他能源相比较有那一、化学电池与其他能源相比较有那 些优点？些优点？二、一次电池、二次电池、燃料电池二、一次电池、二次电池、燃料电池 第第2节节 化学电源化学电源Page 5教学目标教学目标知识目标知识目标能力目标能力目标1.知道常见电池的组成及应用。知道常见电池的组成及应用。2.了解燃料电池的组成和工作原理。了解燃

2、料电池的组成和工作原理。3.了解新型化学电源与人们生活实践的重要关系。了解新型化学电源与人们生活实践的重要关系。运用观察、实验、查阅资料等方法，结合生运用观察、实验、查阅资料等方法，结合生产、生活实践学习常见电池的组成及应用，关注产、生活实践学习常见电池的组成及应用，关注新型化学电源。新型化学电源。Page 6亲自动手实验，体验科学探究的艰辛与喜悦；亲自动手实验，体验科学探究的艰辛与喜悦；关注科技前沿知识，激发兴趣，热爱科学；关注与关注科技前沿知识，激发兴趣，热爱科学；关注与化学有关的社会问题，体会理论研究转化为技术产化学有关的社会问题，体会理论研究转化为技术产品的复杂过程。品的复杂过程。情感

3、态度与价值观情感态度与价值观Page 7一次电池、二次电池和燃料电池一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理、性能及其应用。的反应原理、性能及其应用。化学电池的反应原理。化学电池的反应原理。重点重点教学重难点教学重难点难点难点Page 8在生活中，你用过那些电池？它们在生活中，你用过那些电池？它们属于哪一类电池？你知道他们的工作原属于哪一类电池？你知道他们的工作原理及应用吗？理及应用吗？Page 9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化将化学能转化成电能的装置成电能的装置将太阳能转化为电能的装置将太阳能转化为电能的装置如：碱性新锰电池、锌银电如：碱性新锰电池

4、、锌银电池、铅蓄电池、锂电池等。池、铅蓄电池、锂电池等。广泛应用于通讯、交通、文广泛应用于通讯、交通、文化、及家庭电子产品。高科化、及家庭电子产品。高科技及军事也有特殊应用。技及军事也有特殊应用。将放射性同位素自然衰变将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热电转时产生的热能通过热电转化器转变为电能的装置化器转变为电能的装置Page 10锌锰干电池锌锰干电池铅蓄电池铅蓄电池Page 111792年，物理学教授伏特根年，物理学教授伏特根据一位名叫伽伐尼的解剖学家发据一位名叫伽伐尼的解剖学家发表的一篇论文说动物肌肉里贮存表的一篇论文说动物肌肉里贮存着电，用金属接触它们，电就会着电，用金属接触它们，电

5、就会跑出来。伏特经过一次又一次的跑出来。伏特经过一次又一次的实验，终于在实验，终于在1800年找到了年找到了“动动物肌肉里贮存着电物肌肉里贮存着电”的秘密所在。的秘密所在。为纪念伏特，电压的单位以他的为纪念伏特，电压的单位以他的名字来命名。名字来命名。伏特伏特读一读读一读伏特伏特Page 12一、化学电池与其他能源相比较有一、化学电池与其他能源相比较有 那些优点？那些优点？化学电池化学电池定义定义举例举例一次电池一次电池二次电池二次电池三次电池三次电池1.电池分类电池分类电池中的活性物质消耗到电池中的活性物质消耗到一定程度就不能使用。一定程度就不能使用。普通锌锰电池普通锌锰电池碱性锌锰电池碱性

6、锌锰电池锌银纽扣电池锌银纽扣电池又称充电电池或蓄电池，放又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质电后可以再充电使活性物质获得再生获得再生铅蓄电池铅蓄电池锌银蓄电池锌银蓄电池锂离子电池锂离子电池又称连续电池，是一种连续又称连续电池，是一种连续性的将燃料和氧化剂的化学性的将燃料和氧化剂的化学能转化为电能的化学电源能转化为电能的化学电源氢氧燃料电池氢氧燃料电池Page 132.化学电池的优点：化学电池的优点：（1）能量转化效率较高，供能稳定可靠。）能量转化效率较高，供能稳定可靠。（2）可以制成各种形状和大小、不同容量和）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。电压的电池及电池组

7、。（3）使用方便，易于维护，并可在各种环境）使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。下工作。形态各异的形态各异的化学电池化学电池Page 143.判断电池优劣的标准：判断电池优劣的标准：.比能量，指这种电池单位质量或单位体积所能输出比能量，指这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。电能的多少。【单位是：（单位是：（Wh）/kg，（Wh）/L】.比功率，输出功率大小。比功率，输出功率大小。【单位是：单位是：W/kg,W/L】.可存储时间的长短。可存储时间的长短。除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大可存储时间长的电池，更适合受使用者的需

8、功率大可存储时间长的电池，更适合受使用者的需要。要。Page 15一次电池一次电池：活性物质（发生氧化还原反应的物质）：活性物质（发生氧化还原反应的物质）消耗到一定程度就不能使用的电池。一次电池中电消耗到一定程度就不能使用的电池。一次电池中电解质溶液成胶状不流动，因此也叫解质溶液成胶状不流动，因此也叫干电池。干电池。纽扣电池纽扣电池普通干电池普通干电池二、一次电池二、一次电池Page 16正极正极碳棒碳棒锌皮锌皮纸隔板纸隔板氯化锌和氯化氯化锌和氯化铵的糊状物铵的糊状物二氧化锰二氧化锰石墨石墨负极负极普通锌锰干电池普通锌锰干电池Page 17碱性锌锰电池碱性锌锰电池电池符号电池符号:(-)Zn|

9、KOH(79moldm-3)|MnO2|C(+)电极反应：电极反应：电池反应电池反应:Page 18二、二次电池二、二次电池二次电池二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。再充电使活性物质获得再生。铅蓄电池铅蓄电池Page 19水、硫酸水、硫酸氧化铅板氧化铅板铅板铅板铅蓄电池原理铅蓄电池原理Page 20负极：负极：正极：正极：电池反应：电池反应：负极负极Pb正极正极PbO2PbPbO2硫酸硫酸铅蓄电池铅蓄电池:Page 21铅蓄电池充放电示意图铅蓄电池充放电示意图充电充电放电放电Page 22充电时的两极反应：充电时的两极反应：阴极

10、阴极(A极极)阳极阳极(B极极)总反应式：总反应式：Page 23放电时的两极反应：放电时的两极反应：负极负极(A极极)正极正极(B极极)电池反应：电池反应：Page 24充电充电放电放电铅蓄电池的铅蓄电池的充放电程度充放电程度，可用测定硫酸密，可用测定硫酸密度的方法来判断。度的方法来判断。铅蓄电池的铅蓄电池的缺点缺点：笨重、抗震动性差、易：笨重、抗震动性差、易溢出酸液等。溢出酸液等。Page 25三、燃料电池三、燃料电池燃料电池燃料电池：又称连续电池，是一种连续性的将燃又称连续电池，是一种连续性的将燃料和氧化剂的化学能转化为电能的化学电源。料和氧化剂的化学能转化为电能的化学电源。燃料电池燃料

11、电池Page 26(-)C|H2(p)|KOH(aq)|O2(p)|C(+)(-)2H2(g)+4OH(aq)=4H2O(l)+4e-(+)O2(g)+2H2O(l)+4e-=4OH-(aq)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)电极反应：电极反应：电池反应电池反应:电池符号：电池符号：Page 27燃料电池特点：燃料电池特点：电极材料一般不参加化学反应，只起传导电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。电子的作用。燃料做负极，助燃剂氧气为正极。燃料做负极，助燃剂氧气为正极。燃料电池与前几种电池比较：燃料电池与前几种电池比较：环保清洁型能源环保清洁型能源能量转化率高能量转化率高寿命长寿

12、命长能够连续大功率供电能够连续大功率供电Page 28化学能源与新能源化学能源与新能源化学能源有污染，这个问题怎样解决？化学能源有污染，这个问题怎样解决？发电发电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Page 29组成组成负极负极正极正极电解质电解质电极材料电极材料能导电的物质能导电的物质酸、碱盐溶液酸、碱盐溶液或熔融液或熔融液电击上发生反应的物电击上发生反应的物质质还原性较强的物质还原性较强的物质氧化性较强的物质氧化性较强的物质电子流向电子流向流出电子流出电子流入电子流入电子反应类型反应类型氧化反应氧化反应还原反应还原反应1.化学电池的组成化学电池的

13、组成课堂小结课堂小结Page 30电池名称电池名称电压电压主要优缺点主要优缺点普通电池（锌锰电池）普通电池（锌锰电池）1.5V优点：使用方便便宜。优点：使用方便便宜。缺点：寿命短存，放不能充电。缺点：寿命短存，放不能充电。碱性锌锰碱性锌锰1.5V优点：电容量大寿命长。优点：电容量大寿命长。缺点：不能充电，价格高。缺点：不能充电，价格高。锌银纽扣电池锌银纽扣电池1.5V优点：体积质量小，寿命长。优点：体积质量小，寿命长。缺点：不能充电，价格高。缺点：不能充电，价格高。铅蓄电池铅蓄电池2V优点：电压稳定，电容量大，可充电，便宜。优点：电压稳定，电容量大，可充电，便宜。缺点：笨重，防震性差。缺点：笨

14、重，防震性差。2.部分主流产品供电的基本原理、性能部分主流产品供电的基本原理、性能Page 311.（07广东）科学家近年来研制出一种新型细菌广东）科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为（反应为（）A.H22OH2H2O2eB.O24H4e2H2OC.H22H2eD.O22H2O4e4OH解析：解析：考察最基本的原电池的电极反应判断。考察最基本的原电池的电极反应判断。高考链接高考链接Page 322.（07山东）铁及铁的化合物应用

15、广泛，如山东）铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。（1）写出）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式式。（2）若将（）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应正极反应。负极反应负极反应。解析：解析：考查原电池的工作原理。考查原电池的工作原理。Page 333.（06江苏）锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄江苏）锂离子电池已经成为新一

16、代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为：负极反应：子电池放电时的电极反应式为：负极反应：C6LixeC6Li1xxLi（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料）；正极反应：的复合材料）；正极反应：Li1xMO2xLixeLiMO2（LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物）。下列表示含锂的过渡金属氧化物）。下列有关说法正确的是（有关说法正确的是（）A.锂离子电池充电时电池反应为锂离子电池充电时电池反应为C6LiLi1xMO2LiMO2C6Li1xB.电池反应中，锂、锌、银、铅各失去电池

17、反应中，锂、锌、银、铅各失去1mol电子，金电子，金属锂所消耗的质量小属锂所消耗的质量小C.锂离子电池放电时电池内部锂离子电池放电时电池内部Li向负极移动向负极移动D.锂离子电池充电时阴极反应为锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1xxLixe-C6Li解析：解析：考察二次电源的充放电过程。考察二次电源的充放电过程。BDPage 341.氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢

18、气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应极的电极反应式：式：此时电池内总的反应式此时电池内总的反应式：KOH溶液溶液CH4O2H2Oab课堂练习课堂练习Page 352.航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为：应可表示为：，则其正极反应式为，则其正极反应式为:。碱式

19、电池的电解质是碱，其正极反应式为。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为:_则其负极反应可表示则其负极反应可表示为为:_-。Page 363.已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有旁标有“+”，另一个接线柱旁标有，另一个接线柱旁标有“”。关。关于标有于标有“+”的接线柱，下列说法中正确的是的接线柱，下列说法中正确的是()A充电时作阳极，放电时作负极充电时作阳极，放电时作负极B充电时作阳极，放电时作正极充电时作阳极，放电时作正极C充电时作阴极，放电时作负极充电时作阴极，放电时

20、作负极D充电时作阴极，放电时作正极充电时作阴极，放电时作正极BPage 374.据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。其电池反应为：续使用一个月才充一次电。其电池反应为：，则下列说法错，则下列说法错误的是误的是()放电时放电时CH3OH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pH逐渐增大逐渐增大放电时负极的电极反应为：放

21、电时负极的电极反应为：充电时每生成充电时每生成1molCH3OH转移转移6mol电子电子APage 385.熔融盐燃料电池具有高的发电效率熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到因而受到重视重视.可用可用和和的熔融盐混合物用电的熔融盐混合物用电解质解质,CO为阳极燃气为阳极燃气,空气与空气与的混合气为阴的混合气为阴极助燃气极助燃气,制得在制得在6500下工作的燃料电池下工作的燃料电池,完完成有关的电池反应式成有关的电池反应式:负极反应式负极反应式:_。正极反应式正极反应式:_。总电池反式总电池反式:_-。Page 39负极：负极：正极：正极：总：总：Page 406.心脏起博器中用了这样一个原

22、电池心脏起博器中用了这样一个原电池(示意图示意图)：已知人体血液的已知人体血液的pH值值在在7.357.45之间。将之间。将心脏起博器，植入如图心脏起博器，植入如图红色区域红色区域静脉血管内静脉血管内，请写出电极反应式并分请写出电极反应式并分析其工作原理。析其工作原理。Page 41放出电脉冲进行工作。放出电脉冲进行工作。Zn-负极，负极，Pt-正极；人体体液作电解质，溶解氧做正极；人体体液作电解质，溶解氧做氧化剂。氧化剂。负极反应：负极反应：2Zn-4e+4OH-=2Zn(OH)2正极反应：正极反应：O2+4e+2H2O=4OH-电池反应：电池反应：2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2P

23、age 427.某可充电的锂离子电池以某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。导电固体为电解质。放电时的电池反应为：放电时的电池反应为：放电时：放电时：LiMn2O4发生还原反应发生还原反应放电时：正极反应为：放电时：正极反应为：Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4Page 43习题答案习题答案4.铅蓄电池放电时的电极反应如下：铅蓄电池放电时的电极反应如下：负极：负极：Pb(s)+SO42-(aq)2e-=PbSO4(s)正极：正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)铅蓄电池充电时的电极反应如下：铅蓄电池充电时的电极反应如下：PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)PbSO4(s)+2H2O(l)2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO4(aq)1.A；2.C；3.C。总反应方程式：总反应方程式：阳极：阳极：阴极：阴极：PbO2(s)+Pb(s)+2H2SO4（aq）=PbSO4(s)+2H2O(l)Page 44