原電池課件上學(xué)期高二化學(xué)人教版選擇性必修1

第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第一節(jié)原電池第2課時(shí)化學(xué)電源學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解化學(xué)電源的種類，優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍。2、掌握一次電池、二次電池、燃料電池構(gòu)造、工作原理。(重點(diǎn))3、掌握原電池電極方程式及總反應(yīng)方程式的書寫。(難點(diǎn))【閱讀思考】閱讀教材p98，思考下列問題。①比能量：單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少。②比功率：單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小。③電池可儲存時(shí)間的長短。【問題1】化學(xué)電源可以分為哪幾類？【問題2】與其他能源相比，電池有哪些有優(yōu)點(diǎn)？【問題3】化學(xué)電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)。單位W·h·kg-1或W·h·L-1。單位是W·kg-1或W·L-1。一次電池、二次電池、燃料電池方便攜帶、易于維護(hù)、能量轉(zhuǎn)化效率較高，供能穩(wěn)定可靠，可以制成各種形狀、大小和容量不同的電池及電池組等思考·討論【閱讀思考】閱讀教材p98，思考下列問題?！締栴}4】一次電池的概念【問題5】以及常見的一次電池有哪些？【問題6】一次電池的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。又稱干電池，放電后不可再充電，電解質(zhì)溶液制成膠狀，不流動優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉；缺點(diǎn)：會發(fā)生自放電，不能長期放置。普通鋅錳電池、堿性鋅錳電池、鋅銀電池思考·討論新知探究一、一次電池1.普通鋅錳干電池【資料卡片】普通鋅錳干電池是最早進(jìn)入市場的實(shí)用干電池。因其電解質(zhì)溶液用淀粉糊固定化，稱為干電池。普通鋅錳干電池放電時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)為：Zn+2NH4Cl+2MnO2

===Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)結(jié)合資料和示意圖分析：電極反應(yīng)中的還原劑和氧化劑、電極材料、離子導(dǎo)體；寫出正、負(fù)極電極反應(yīng)式。電極反應(yīng)物電極材料電解質(zhì)溶液正極反應(yīng)式負(fù)極反應(yīng)式總反應(yīng)式負(fù)極：Zn正極：MnO2負(fù)極：Zn正極：石墨棒NH4Cl糊Zn+2NH4Cl+2MnO2＝Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)Zn－2e－＋2NH3＝Zn(NH3)2

2＋2MnO2＋2NH4＋＋2e－＝2MnO(OH)

＋2NH3優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉。缺點(diǎn)：容易漏液（鋅外殼變薄）糊狀NH4Cl顯酸性結(jié)合資料和示意圖，分析下列原電池的正負(fù)極，寫出正、負(fù)極電極反應(yīng)式。電極反應(yīng)物電極材料電解質(zhì)正極反應(yīng)式負(fù)極反應(yīng)式總反應(yīng)負(fù)極：Zn正極：MnO2KOH負(fù)極：Zn正極：石墨棒MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2新知探究一、一次電池2.堿性鋅錳干電池【資料卡片】已知該電池總反應(yīng)為：Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2優(yōu)點(diǎn)：比能量和儲存時(shí)間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電缺點(diǎn)：只能一次使用，不能充電；價(jià)格較貴分析下列原電池的正負(fù)極，寫出正、負(fù)極電極反應(yīng)式。電極反應(yīng)物電極材料電解質(zhì)正極反應(yīng)式負(fù)極反應(yīng)式總反應(yīng)Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2OAg2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－負(fù)極：Zn正極：Ag2O負(fù)極：Zn正極：Ag2OKOH溶液Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag新知探究一、一次電池3.紐扣式銀鋅電池回歸教材(選必1P119

）這種電池能量大、電壓穩(wěn)定，儲存時(shí)間長，適宜小電流連續(xù)放電，常制成紐扣式電池，廣泛用于電子手表、照相機(jī)、計(jì)算器和其他微型電子儀器。【閱讀思考】閱讀教材p99，思考下列問題?！締栴}1】二次電池的概念?！締栴}2】以及常見的二次電池有哪些？【問題3】鉛酸蓄電池的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。又稱可充電電池或蓄電池，放電后可再充電而反復(fù)使用①優(yōu)點(diǎn)：電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉。②缺點(diǎn)：比能量低、笨重。鉛酸蓄電池是一種常見的二次電池；鎳氫電池、鋰離子電池思考·討論1.鉛酸蓄電池

根據(jù)鉛蓄電池放電過程的總反應(yīng)寫出電極反應(yīng)式?！举Y料卡片】鉛蓄電池放電時(shí)的總反應(yīng)為：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2OPbSO4難溶于水，充電過程與上述過程相反。負(fù)極：Pb+SO42--2e-

PbSO4

正極：PbO2+4H++SO42-+2e-

PbSO4+2H2O優(yōu)點(diǎn):電壓穩(wěn)定使用方便安全可靠價(jià)格低廉

缺點(diǎn)：比能量低、笨重新知探究二、二次電池

①放電過程②充電過程

陰極：

陽極：

總反應(yīng)：陰極(接負(fù)極)：陽極(接正極)：還原反應(yīng)氧化反應(yīng)PbSO4+2e-=Pb+SO42-

PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H++SO42-2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4圓柱可充鎳氫電池

方形可充鎳氫電池

H2+2NiOOH2Ni(OH)2

放電充電總反應(yīng)：放電負(fù)極：H2

-2e-+2OH-=2H2O正極：2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-充電陰極：2H2O+2e-=H2+2OH-

陽極：2

Ni(OH)2

－2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O2.鎳氫電池新知探究二、二次電池能量密度高；無鎘污染，是一種綠色電池；可大電流快速充放電；電池工作電壓為1.2V；在小型便攜電子器件、電動工具、電動車輛和混合動力車上逐步得到應(yīng)用。3.鋰離子電池以鈷酸鋰—石墨鋰電池為例：Li1-xCoO2+LixCy

LiCoO2+Cy放電充電

負(fù)極材料為嵌鋰石墨(LixCy)，正極材料為LiCoO2(鈷酸鋰)，電解質(zhì)溶液為LiPF6(六氟磷酸鋰)的碳酸酯溶液(無水)，其總反應(yīng)為新知探究二、二次電池①放電過程負(fù)極：正極：總反應(yīng)：LixCy－xe－===xLi＋＋CyLi1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2LixCy

+Li1-xCoO2

===LiCoO2+Cy

鋰離子電池中不含有金屬態(tài)的鋰，它是把鋰離子嵌入碳（石油焦炭/石墨）中形成負(fù)極。鋰離子電池主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。充電時(shí)：Li+由石墨中脫嵌移向正極，嵌入LiCoO2晶體【閱讀思考】閱讀教材p100和p101，思考下列問題?！締栴}1】燃料電池的概念?！締栴}2】分析燃料電池的特點(diǎn)。一種連續(xù)地將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。思考·討論②燃料和氧化劑連續(xù)的由外部供給；生成物不斷地被排出，可以連續(xù)不斷地提供能。③

能量轉(zhuǎn)化率高(超過80%)，有利于節(jié)約能源。①電極材料本身不參與氧化還原反應(yīng)，只是一個催化轉(zhuǎn)化元件，起傳導(dǎo)電子的作用；①氫氧燃料電池—酸性以氫氧燃料電池為例總反應(yīng)式:

2H2+O2＝2H2O負(fù)極：正極：2H2-4e-＝4H+

O2+4e-+4H+＝2H2O新知探究三、燃料電池②氫氧燃料電池——堿性總反應(yīng)式:

2H2+O2＝2H2O正極：O2+4e-+

2H2O

＝4OH-

負(fù)極：2H2+4OH--4e-＝4H2O③氫氧燃料電池—固體氧化物以氫氧燃料電池為例總反應(yīng)式:

2H2+O2＝2H2O負(fù)極：正極：新知探究三、燃料電池總反應(yīng)式:

2H2+O2＝2H2O正極：負(fù)極：高溫傳導(dǎo)O2-O2+4e-=2O2－

2H2-4e-+2O2－=2H2O熔融碳酸鹽（能傳導(dǎo)CO32—）④氫氧燃料電池——熔融碳酸鹽一極通入H2，一極通入空氣和CO2混合氣體，以Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽作電解質(zhì)。O2+2CO2+4e-=2CO32-2H2+2CO32--4e-=2CO2

+2H2O燃料電池電極反應(yīng)式書寫的方法第一步：寫出燃料電池反應(yīng)的總反應(yīng)式與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)，則總反應(yīng)為加和后的反應(yīng)。第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式一般為氧氣得電子，介質(zhì)不同反應(yīng)式不同，如：酸性電解質(zhì)溶液：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；堿性電解質(zhì)溶液：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)：O2＋4e－===2O2－；第三步：根據(jù)總反應(yīng)和正極反應(yīng)式，寫出負(fù)極反應(yīng)式。電池反應(yīng)的總反應(yīng)式－電池正極反應(yīng)式＝電池負(fù)極反應(yīng)式。歸納·總結(jié)燃料電池熔融碳酸鹽（能傳導(dǎo)CO32—）：O2+2CO2+4e-=2CO32-1．鎳-鎘電池是一種可充電的“干電池”，使用壽命長達(dá)10～15年。其總反應(yīng)為Cd＋2NiO（OH）＋2H2O===2Ni（OH）2＋Cd（OH）2。下列說法不正確的是（）A．放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生了氧化反應(yīng)，反應(yīng)為Cd＋2OH－－2e－===Cd（OH）2B．充電時(shí)，正極反應(yīng)為Ni（OH）2－e－＋OH－===