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

第一節(jié)原

電

池第四章

化學(xué)反應(yīng)與電能第二課時

化

學(xué)

電

源思考一：鋅極上有氣泡產(chǎn)生說明什么問題？問題探究一單液原電池思考二：H+在鋅片上得電子會導(dǎo)致什么后果？思考三：該裝置中發(fā)生了哪些能量的轉(zhuǎn)化？思考四：電流是否發(fā)生了衰減？如果有，衰減的原因是什么？任務(wù)一：探尋原電池的發(fā)展過程問題探究二H2SO4溶液ZnCuAH2SO4溶液ZnACu浸有NaCl溶液的濾紙條ZnSO4溶液如何進行裝置的改進？任務(wù)一：探尋原電池的發(fā)展過程鹽橋：通常是將浸泡了飽和KCl溶液的瓊膠裝在U型管中。特點：1.鹽橋中的K+、Cl-可以自由移動2.瓊膠起到固定作用，防止KCl溶液直接流出來。3.離子只出不進。任務(wù)二：認識雙液原電池一、雙液原電池鹽橋作用微觀探索1.溝通內(nèi)電路，形成閉合回路；2.提供離子，保持兩溶液電中性；一、雙液原電池Zn片Cu片ZnSO4SO42-Zn2＋H＋Cl－K＋K＋Cl－H＋電極反應(yīng)：負極：正極：總反應(yīng)：

2H++2e-=H2↑Zn－2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑負極半電池正極半電池任務(wù)二：認識雙液原電池雙液原電池裝置有哪些優(yōu)點？2、提高了能量轉(zhuǎn)化率（化學(xué)能→電能）；3、有效避免了電極材料與電解質(zhì)溶液的直接反應(yīng)，能夠防止裝置中化學(xué)能的自動釋放（自放電）即自損耗問題,增加了原電池的使用壽命。1、離子在鹽橋中作定向移動，減少了離子的混亂，使離子移動更加有序，能夠產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流；【啟示】氧化劑和還原劑不直接接觸也能發(fā)生反應(yīng)。任務(wù)二：認識雙液原電池鹽橋具有離子運動的距離長、離子運動的通道窄、離子容量小的缺點，那可以怎樣解決呢？任務(wù)二：認識雙液原電池1、陽離子交換膜：只允許陽離子通過3、質(zhì)子交換膜：只允許H+通過2、陰離子交換膜：只允許陰離子通過交換膜雙液原電池隔膜原電池任務(wù)二：認識雙液原電池歸納總結(jié)單液原電池雙液原電池隔膜原電池原電池模型例.某合作學(xué)習(xí)小組的同學(xué)利用下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計原電池：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。下列敘述中正確的是A.甲燒杯中溶液的pH逐漸減小B.乙燒杯中發(fā)生還原反應(yīng)C.外電路的電流方向是從a到bD.電池工作時，鹽橋中的

移向甲燒杯C電池的起源普通干電池手機電池鈕扣電池筆記本電腦專用電池

攝像機專用電池“神六”用太陽能電池生活中的電池分類任務(wù)三：了解常用電池電池的分類電池化學(xué)電池太陽能電池原子能電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將放射性同位素自然衰變時產(chǎn)生的熱能通過熱能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置任務(wù)三：了解常用電池15一、化學(xué)電池1概念:將化學(xué)能變成電能的裝置2分類:堿性鋅錳電池鉛蓄電池氫（甲烷、甲醇等燃料）氧燃料電池等鋰電池、鎳鎘電池銀鋅蓄電池鋅銀紐扣電池普通鋅錳干電池燃料電池二次電池或可充電電池一次電池（干電池）化學(xué)電池活性物質(zhì)消耗到一定程度不能再用，一次電池中電解質(zhì)溶液制成膠狀，不流動，也叫干電池。放電后可以再充電反復(fù)使用3.優(yōu)點具有

高,供能穩(wěn)定可靠,使用方便,易于維護等優(yōu)點。

4.判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(1)比能量:即單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少(2)比功率:即單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小(3)電池可儲存時間的長短。能量轉(zhuǎn)化率［單位：(w·h/kg)，(w·h/L)］[單位：（W/kg，W/L)]除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲存時間長的電池，其質(zhì)量好。任務(wù)三：了解常用電池二、一次電池1、鋅錳干電池普通鋅錳電池負極：鋅筒正極：石墨棒（包裹著MnO2）

電解質(zhì)溶液：氯化鋅和氯化銨糊主要反應(yīng)為：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)（-）ZnZnCl2、NH4Cl（糊狀）石墨(ＭnO2)(+）

任務(wù)三：了解常用電池正極(C)：

MnO2

+NH4++e-=MnO(OH)+NH3總反應(yīng)式：Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑+H2O負極(Zn):

Zn-2e-=Zn2+正極(C)：

2MnO2

+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3↑+H2O任務(wù)三：了解常用電池放置不同時間后的普通鋅錳干電池堿性電池

堿性鋅錳干電池(2)組成:正極:

;負極:

;電解質(zhì):

。

(3)工作原理:負極反應(yīng):

;

正極反應(yīng):

;

MnO2ZnKOHZn+2OH--2e-==Zn(OH)2MnO2+e-+H2O==MnO(OH)+OH-總反應(yīng):Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。(-)Zn│KOH│MnO2(+)任務(wù)三：了解常用電池優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉。缺點：會發(fā)生自放電,使用壽命短，易脹氣、漏液。容量高，能大電流連續(xù)放電。還具有優(yōu)良的低溫性能、儲存性能和防漏性能。任務(wù)三：了解常用電池資料

①堿性干電池增大了正負極間的相對面積，用高導(dǎo)電性的氫氧化鉀溶液替代了氯化銨、氯化鋅溶液，鋅也變成粉末狀，同時采用了反應(yīng)活性更高的電解二氧化錳粉；

②電流是單位時間內(nèi)通過橫截面的電量。

任務(wù)三：了解常用電池2、鋅銀電池負極：鋅正極：Ag2O

電解質(zhì)溶液：KOH總反應(yīng)：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag負極：Zn+2OH－

_2e-=Zn(OH)2正極：Ag2O+H2O+

2e-=2Ag+2OH－

這種電池比能量大、電壓穩(wěn)定，儲存時間長，適宜小電流連續(xù)放電，常制成紐扣式微型電池，廣泛用于電子手表、照相機、計算器和其他微型電子儀器任務(wù)三：了解常用電池三、二次電池（蓄電池或可充電電池）1、鉛酸蓄電池(1)組成:正極:

;負極:

;電解質(zhì):

。

PbO2

PbH2SO4(2)工作原理:鉛酸蓄電池是最常見的二次電池,其電極反應(yīng)分為放電和充電兩個過程。放電過程的電極反應(yīng)、總反應(yīng):負極:

;

正極:

;

總反應(yīng):Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。Pb+SO42--2e-=PbSO4

PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O任務(wù)三：了解常用電池Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO42PbSO4(s)+2H2O(l)

放電

充電Pb(s)+SO42--2e-=PbSO4(s)正極：PbO2(s)+4H++SO42-+2e-

=PbSO4(s)+2H2O

氧化反應(yīng)

還原反應(yīng)負極：①放電過程②充電過程PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-

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

氧化反應(yīng)負極接電源負極正極接電源正極充電過程總反應(yīng)：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4任務(wù)三：了解常用電池（3）優(yōu)缺點簡析缺點：比能量低、笨重、廢棄電池（重金屬）污染環(huán)境優(yōu)點：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉任務(wù)三：了解常用電池2、鎘鎳電池2NiO(OH)+Cd+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2

放電充電負極材料：Cd；正極材料：涂有NiO(OH)，電解質(zhì)KOH溶液。反應(yīng)式：寫出電極反應(yīng)式。特點：比鉛蓄電池耐用，可密封反復(fù)使用。用途：廣泛用于收錄機、無線對講機、電子閃光燈、電動剃須刀等。

任務(wù)三：了解常用電池3、鎳氫電池NiO(OH)+MHNi(OH)2+M放電充電負極材料：吸氫的金屬或合金（如：LaNi5），用M表示,正極材料：涂有NiO(OH)，電解質(zhì)KOH溶液。反應(yīng)式：寫出電極反應(yīng)式。任務(wù)三：了解常用電池4、鋰離子電池鋰電池具有高效、安全環(huán)保、體積小的優(yōu)點，多用于手機、筆記本、照相機和攝像機等電器負極LixCy任務(wù)三：了解常用電池放電時，Li＋從石墨中脫嵌移向正極，嵌入鈷酸鋰晶體中，充電時，Li＋從鈷酸鋰晶體中脫嵌，由正極回到負極，嵌入石墨中。電極電極反應(yīng)負極嵌鋰石墨(______)：正極鈷酸鋰(

)：總反應(yīng)LixCyLixCy－xe－=xLi＋＋CyLiCoO2Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy即負極產(chǎn)生Li＋，正極結(jié)合Li＋。任務(wù)三：了解常用電池四、燃料電池燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。反應(yīng)物不是儲存在電池內(nèi)部，而是由外設(shè)裝備提供燃料和氧化劑。任務(wù)三：了解常用電池任務(wù)三：了解常用電池1、氫氧燃料電池電極材料：使用鉑電極或多孔性碳負極：正極：通氫氣（燃料）通氧氣（氧化劑）H2SO4溶液電解液：H2－2e-=2H+O2+4H++4e-=2H2O總反應(yīng)：2H2+O2==2H2O任務(wù)三：了解常用電池電極材料：使用鉑電極或多孔性碳負極：正極：KOH溶液電解液：總反應(yīng)：2H2+O2=2H2OH2－2e-+2OH-=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-通氫氣（燃料）通氧氣（氧化劑）任務(wù)三：了解常用電池請寫出電解質(zhì)分別為氯化鈉溶液、熔融氧化物、熔融碳酸鹽時的電極反應(yīng)和總反應(yīng)（1）堿性溶液：（2）酸性溶液：（3）能傳導(dǎo)O2-的固體介質(zhì)：（4）熔融碳酸鹽介質(zhì)：O2+4e-+2H2O=4OH-O2+4e-+4H+=2H2OO2+4e-=2O2－

O2+4e-+2CO2=2CO32－

規(guī)律小結(jié)1：燃料電池中不同介質(zhì)環(huán)境下的正極反應(yīng)任務(wù)三：了解常用電池(1)判斷原電池的正、負極，即找出氧化劑和還原劑，確定還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。(2)寫出電極反應(yīng)式的主體部分

負極：還原劑-ne-=氧化產(chǎn)物正極：氧化劑+ne-=還原產(chǎn)物(3)觀察電解質(zhì)情況，酸性溶液使用H+，堿性溶液使用OH-，熔融氧化物使用O2-，熔融碳酸鹽使用CO32-，結(jié)合電荷守恒和質(zhì)量守恒，完成配平規(guī)律小結(jié)2：電極反應(yīng)式的書寫任務(wù)三：了解常用電池規(guī)律小結(jié)3：燃料電池結(jié)構(gòu)特征及應(yīng)用正極—助燃劑（氧氣）負極—燃料（H2COCH4C2H6