原電池課件上學期高二化學人教版選擇性必修1

第四章化學反應與電能第一節(jié)原電池第2課時化學電源學習目標1、了解化學電源的種類，優(yōu)缺點及適用范圍。2、掌握一次電池、二次電池、燃料電池構造、工作原理。(重點)3、掌握原電池電極方程式及總反應方程式的書寫。(難點)【閱讀思考】閱讀教材p98，思考下列問題。①比能量：單位質量或單位體積所能輸出電能的多少。②比功率：單位質量或單位體積所能輸出功率的大小。③電池可儲存時間的長短?！締栴}1】化學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？【問題3】化學電池優(yōu)劣的主要標準。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、能量轉化效率較高，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)點和缺點。又稱干電池，放電后不可再充電，電解質溶液制成膠狀，不流動優(yōu)點：結構簡單、價格低廉；缺點：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入市場的實用干電池。因其電解質溶液用淀粉糊固定化，稱為干電池。普通鋅錳干電池放電時發(fā)生的主要反應為：Zn+2NH4Cl+2MnO2

===Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)結合資料和示意圖分析：電極反應中的還原劑和氧化劑、電極材料、離子導體；寫出正、負極電極反應式。電極反應物電極材料電解質溶液正極反應式負極反應式總反應式負極：Zn正極：MnO2負極：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：結構簡單、價格低廉。缺點：容易漏液（鋅外殼變?。┖隣頝H4Cl顯酸性結合資料和示意圖，分析下列原電池的正負極，寫出正、負極電極反應式。電極反應物電極材料電解質正極反應式負極反應式總反應負極：Zn正極：MnO2KOH負極：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】已知該電池總反應為：Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2優(yōu)點：比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電缺點：只能一次使用，不能充電；價格較貴分析下列原電池的正負極，寫出正、負極電極反應式。電極反應物電極材料電解質正極反應式負極反應式總反應Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2OAg2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－負極：Zn正極：Ag2O負極：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、計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。【問題2】以及常見的二次電池有哪些？【問題3】鉛酸蓄電池的優(yōu)點和缺點。又稱可充電電池或蓄電池，放電后可再充電而反復使用①優(yōu)點：電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉。②缺點：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寫出電極反應式。【資料卡片】鉛蓄電池放電時的總反應為：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2OPbSO4難溶于水，充電過程與上述過程相反。負極：Pb+SO42--2e-

PbSO4

正極：PbO2+4H++SO42-+2e-

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

缺點：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：陰極(接負極)：陽極(接正極)：還原反應氧化反應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：放電負極：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

負極材料為嵌鋰石墨(LixCy)，正極材料為LiCoO2(鈷酸鋰)，電解質溶液為LiPF6(六氟磷酸鋰)的碳酸酯溶液(無水)，其總反應為新知探究二、二次電池①放電過程負極：正極：總反應：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）中形成負極。鋰離子電池主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。充電時：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。一種連續(xù)地將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學能直接轉化為電能的化學電源。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，只是一個催化轉化元件，起傳導電子的作用；①氫氧燃料電池—酸性以氫氧燃料電池為例總反應式:

2H2+O2＝2H2O負極：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——堿性總反應式:

2H2+O2＝2H2O正極：O2+4e-+

2H2O

＝4OH-

負極：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式:

2H2+O2＝2H2O負極：正極：新知探究三、燃料電池總反應式:

2H2+O2＝2H2O正極：負極：高溫傳導O2-O2+4e-=2O2－

2H2-4e-+2O2－=2H2O熔融碳酸鹽（能傳導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。O2+2CO2+4e-=2CO32-2H2+2CO32--4e-=2CO2

+2H2O燃料電池電極反應式書寫的方法第一步：寫出燃料電池反應的總反應式與燃料的燃燒反應一致，若產物能和電解質反應，則總反應為加和后的反應。第二步：寫出電池的正極反應式一般為氧氣得電子，介質不同反應式不同，如：酸性電解質溶液：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；堿性電解質溶液：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；固體電解質(高溫下能傳導O2－)：O2＋4e－===2O2－；第三步：根據(jù)總反應和正極反應式，寫出負極反應式。電池反應的總反應式－電池正極反應式＝電池負極反應式。歸納·總結燃料電池熔融碳酸鹽（能傳導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10～15年。其總反應為Cd＋2NiO（OH）＋2H2O===2Ni（OH）2＋Cd（OH）2。下列說法不正確的是（）A．放電時，負極發(fā)生了氧化反應，反應為Cd＋2OH－－2e－===Cd（OH）2B．充電時，正極反應為Ni（OH）2－e－＋OH－===