4.1.2化學(xué)電源課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修1

第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)化學(xué)電源1.能列舉常見的化學(xué)電源。2.能應(yīng)用原電池模型分析復(fù)雜、真實(shí)情景下的化學(xué)電源的工作原理。3.了解電池發(fā)展史，體會化學(xué)在科技發(fā)展中起到的重要作用。4.了解新型電池的開發(fā)方向，形成綠色應(yīng)用的意識，增強(qiáng)社會責(zé)任感。學(xué)習(xí)目標(biāo)一次電池二次電池燃料電池電池的分類請?jiān)u判一下這樣的原電池放電時間更長性能更好？要將原電池用于生產(chǎn)生活，你認(rèn)為要進(jìn)行哪些方面的改造？単液電池

雙液電池

隔膜電池1、普通鋅錳電池

負(fù)極（鋅筒）：

Zn–2e-

=Zn2+正極（石墨）：

2NH4++2MnO2+2e

-=2NH3+2MnO(OH)總反應(yīng)：

Zn+2NH4++2MnO2

=Zn(NH3)22++2MnO(OH)普通鋅錳電池鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2

和H2O等優(yōu)點(diǎn)：制作簡單、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：放電時間短，電壓下降快電解質(zhì)：NH4Cl活動一

認(rèn)識干電池（一次電池）

體積小、性能好的堿性鋅－錳干電池應(yīng)運(yùn)而生。這類電池的重要特征是電解液由原來的酸性變?yōu)殡x子導(dǎo)電性更好的堿性，負(fù)極也由鋅片改為鋅粉，反應(yīng)面積成倍增長，使放電電流大幅度提高。活動一

認(rèn)識干電池（一次電池）選擇哪種堿？活動一

認(rèn)識干電池（一次電池）堿性電池

負(fù)極(鋅筒)：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正極(石墨)：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-電池總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)22、堿性鋅錳電池二代電解質(zhì)：KOH缺點(diǎn)：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價(jià)格較貴優(yōu)點(diǎn)：比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電.活動一

認(rèn)識干電池（一次電池）3、銀鋅電池

新型負(fù)極：Zn+2OH－-2e-=ZnO+H2O正極：Ag2O+2H2O+2e-=2Ag+2OH-電池的總反應(yīng)式為：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag電解質(zhì)：KOH優(yōu)點(diǎn)：電池比能量大、電壓穩(wěn)定，儲存時間長，適宜小電流和連續(xù)放電?；顒右?/p>

認(rèn)識干電池（一次電池）一次電池存在什么問題？如何改進(jìn)？電壓隨著使用時間延長而下降，只能使用一次1860年法國科學(xué)家普蘭特的，反復(fù)充放電使鉛板形成活性物質(zhì)，以稀硫酸為電解質(zhì)，研制出了可重復(fù)利用的電池——鉛蓄電池。因?yàn)檫@種電池能充電，可以反復(fù)使用，所以稱它為“蓄電池”，也即二次電池。當(dāng)電池使用一段使電壓下降時，可以給它通以反向電流，使電池電壓回升。請思考：鉛蓄電池

是由兩組平行排列的柵狀鉛合金極板作為主架，正極板上覆蓋PbO2,負(fù)極板上覆蓋Pb?；顒佣?/p>

認(rèn)識蓄電池（二次電池）放電過程總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+SO42--2e-=PbSO4

正極：PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O

氧化反應(yīng)

還原反應(yīng)負(fù)極：①放電過程（是原電池反應(yīng)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能）人們常根據(jù)硫酸密度的大小來判斷鉛蓄電池是否需要充電活動二

認(rèn)識蓄電池（二次電池）②充電過程（是電解池反應(yīng)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能）PbSO4+2e-=Pb+SO42-

還原反應(yīng)陰極：陽極：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-

氧化反應(yīng)充電過程總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4鉛蓄電池的充放電過程：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放電充電活動二

認(rèn)識蓄電池（二次電池）缺點(diǎn)：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境優(yōu)點(diǎn)：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉其它二次電池

鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池……活動二

認(rèn)識蓄電池（二次電池）【閱讀資料】1.鉛酸電池的回收率很高，中國幾乎達(dá)到100%。再生鉛比原生鉛更具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會價(jià)值。再生鉛，以我國的工藝水平，回收過程中污染已經(jīng)控制的非常小?，F(xiàn)在鉛酸電池的修復(fù)技術(shù)比較成熟，一般修復(fù)后可以恢復(fù)到正常電瓶容量的90%以上。2.比能量是指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少。活動二

認(rèn)識蓄電池（二次電池）活動二

認(rèn)識蓄電池（二次電池）鋰離子電池放電過程總反應(yīng)：LixCy-xe-=xLi++Cy正極：

氧化反應(yīng)

還原反應(yīng)負(fù)極：①組成：負(fù)極材料：嵌鋰石墨；正極材料：LiCoO2；電解質(zhì)溶液：LiPF6的無水碳酸酯溶液。Li1-xCoO2+xe-+xLi+=LiCoO2LixCy+Li1-xCoO2-=xLi++Cy活動二

認(rèn)識蓄電池（二次電池）鋰亞硫酰氯(Li/SOCl2)電池Li－SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4－SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。①負(fù)極材料為____，電極反應(yīng)為_________________。②正極的電極反應(yīng)為_______________________________。鋰8Li－8e－===8Li＋3SOCl2＋8e－===2S＋

＋6Cl－

必須在無水、無氧的條件下組裝鋰金屬電池，原因是構(gòu)成電池的兩個主要成份Li能和氧氣水反應(yīng)，且SOCl2也與水反應(yīng)。

比能量是指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少?；顒佣?/p>

認(rèn)識蓄電池（二次電池）1、氫氧燃料電池總反應(yīng)：2H2+O2==2H2O酸性電解質(zhì)：負(fù)極：

2H2-4e-==4H+正極：

O2+4H++4e-==2H2O負(fù)極:2H2-4e-+4OH-==4H2O正極:

O2+2H2O+4e-==4OH-堿性電解質(zhì)：注：書寫電極反應(yīng)方程式時，酸性條件下可用H＋和H2O配平；堿性條件可用OH－和H2O配平?；顒尤?/p>

認(rèn)識燃料電池燃料電池的規(guī)律①燃料電池在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)的是燃料(如H2、CH4、CH3OH等)，在正極上參與反應(yīng)的是空氣或氧氣。②電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng)，只起傳導(dǎo)電子的作用。①氧化劑與還原劑在工作時不斷拓展資料；②反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出；③能量轉(zhuǎn)化率高(超過80%)，普通的只有30%，有利于節(jié)約能源。燃料電池與前幾種電池的差別：活動三

認(rèn)識燃料電池1.以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書寫方法：(1)酸性介質(zhì)(如H2SO4)負(fù)極：____________________________________________；正極：____________________________________________；總反應(yīng)式：________________________________________。(2)堿性介質(zhì)(如KOH)負(fù)極：____________________________________________；正極：____________________________________________；總反應(yīng)式：________________________________________。CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋2O2＋8e－＋8H＋===4H2OCH4＋2O2===CO2＋2H2OCH4＋2O2＋2OH－===CO32-＋3H2OCH4－8e－＋10OH－===CO32-＋7H2O2O2＋8e－＋4H2O===8OH－活動三

認(rèn)識燃料電池(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)負(fù)極：____________________________________________；正極：____________________________________________；總反應(yīng)式：________________________________________。（4）熔融碳酸鹽燃料電池（電解質(zhì)是Li2CO3－K2CO3的混合物熔鹽，導(dǎo)電離子是碳酸根離子）負(fù)極：____________________________________________；正極：____________________________________________；總反應(yīng)式：________________________________________。CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O2O2＋8e－===4O2－CH4＋2O2===CO2＋2H2OCH4＋2O2===CO2＋2H2O2O2+4CO2+8e－===4CO32-CH4－8e－＋4CO32-===5CO2＋2H2O活動三

認(rèn)識燃料電池(5)科學(xué)家用氮化鎵材料與銅組裝如圖所示的人工光合系統(tǒng)，利用該裝置成功地實(shí)現(xiàn)了以CO2和H2O合成CH4。寫出銅電極表面的電極反應(yīng)式:________________________。CO2＋8e－＋8H＋―→CH4＋2H2O(6)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時的總反應(yīng)為4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S，正極反應(yīng)式是_______________________________________________.FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S或FeS2＋4e－===Fe＋2S2－活動三

認(rèn)識燃料電池1、遵循原則：電子守恒電荷守恒原子守恒兩電極反應(yīng)式相加等于電池總反應(yīng)式

4.原電池電極反應(yīng)式的書寫活動三

認(rèn)識燃料電池2、電極反應(yīng)式書寫的一般步驟(類似氧化還原反應(yīng)方程式的書寫)活動三

認(rèn)識燃料電池1：電化學(xué)氣敏傳感器可用于監(jiān)測環(huán)境中NH3的含量，其工作原理示意圖如圖，寫出電極a的電極反應(yīng)式：

。2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O課堂練習(xí)2：某微生物燃料電池裝置如圖所示，負(fù)極的電極反應(yīng)式是

。C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋課堂練習(xí)3：用零價(jià)鐵(Fe)去除酸性水體中的硝酸鹽(NO3-)已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點(diǎn)之一。Fe還原水體中NO3-的反應(yīng)原理如