化学电源(新课标公开课一等奖)

一、一次电池——干电池
• (-)Zn│NH4Cl+ZnCl2│MnO2,C(+)
• 负极(Zn)： Zn–2e- =Zn2+ • 正极(MnO2和C)： 2MnO2+ 2NH4+ +2e=2MnOOH+2NH3 • 电池总反应： Zn+2MnO2+2NH4Cl =2MnOOH+ ZnCl2+2NH3
化 学 电 池 二次电池 又称充电电池或蓄 电池。放电后经充电可使电 池中的活性物质获得重生， 恢复工作能力，可多次重复 使用。 燃料电池 是一种连续地将燃 料和氧化剂的化学能直接转 化成电能的化学电源，又称 连续电池。
普通干电池 碱性锌锰电池 锌银纽扣电池 铅蓄电池
锌银蓄电池
镍镉电池
锂离子电池
氢气、甲醇、天 然气、煤气与氧 气组成燃料电池
• ①放电过程 负极：氧化反应 Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s) 正极：还原反应 PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=2PbSO4 (s) +2H2O(l) 放电过程总反应： Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l) • ②充电过程 阴极(接电源负极)：还原反应 PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq) 阳极(接电源正极)：氧化反应 2PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq) 充电过程总反应： 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
三、燃料电池——氢氧燃料电池
• (-) Pt│H2│H+│O2│Pt (+)
• 负极(Pt)：2H2-4e-=4H+ • 正极(Pt)：O2+4H++4e-=2H2O
工作原理
• 电池总反应：2H2+O2=2H2O • (-) Pt│H2│OH-│O2│Pt (+)
• 负极(Pt)：2H2-4e-+4OH-=4H2O • 正极(Pt)：O2+2H2O+4e-=4OH• 电池总反应：2H2+O2=2H2O
练习1、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，其负极反应可表示 为2H2-4e-=4H+ ，则其正极反应式为：
O2+4e-+4H+=2H2O _______________________。
铅蓄电池的充放电过程：
2PbSO4(s)+2H2O(l)
充电 放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
铅蓄电池的优缺点简析：
缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境
优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安
全可靠、价格低廉
其它二次电池：镍镉电池、镍氢电池、锂离子
电池、聚合物锂离子蓄电池……
二、二次电池——铅蓄电池
• (-) Pb│H2SO4│PbO2 (+) • 负极(Pb)： Pb-2e-+SO42-=PbSO4 • 正极(PbO2)： PbO2+2e-+4H++SO42=PbSO4+2H2O
放电原理 充电原理
• 电池总反应：
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 阅读P82了解铅蓄电池的充电原 理及铅蓄电池的优缺点。
燃料电池的规律
①燃料做负极，助燃剂氧气为正极 ②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电 子的作用。
燃料电池与前几种电池的差别：
①氧化剂与还原剂在工作时不断补充； ②反应产物不断排出； ③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%， 有利于节约能源。 缺点：体积较大、附属设备较多 优点：能量转换率高、清洁、对环境好 其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电 池……
2、判断电池的优劣标准主要是什么？
单位质量或单位体积所能输出电能的多少，即比能量的 大小；输出功率的大小即比功率的大小以及电池的存储 时间的长短。除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能
多、功率大、储存时间长的电池，其质量好。
3、目前化学电池主要分哪几大类？
一次电池 电池中的反应物质 进行一次氧化还原反应并放 电之后，就不能再次利用。
a
b
CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O ________________________H2O来自百度文库
CH4
KOH溶液 O2
Zns＋2MnO2s＋H2Ol＝ZnOH2s＋Mn2O3s
下列说法错误的是（
A 电池工作时，锌失去电子 B 电池正极电极反应式为：
2MnO2s＋H2Ol＋2e＝Mn2O3s＋2OHaq
C
）
C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D 外电路中每通过02mol电子，锌的质量理论上 减小65g
碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH- ，则其负极反应可表示 2H2- 4e-+4OH-=4H2O 为：______________________。
练习2、碱性电池具有容量大、放电电流大 的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢 氧化钾溶液为电解液，总反应式为：
1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应 的所有规则（如“拆”、“平”）；
2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总 反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；
3．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还 原产物，与溶液的酸碱性有关(如＋4价的C在酸性 溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形 式存在)； 4．溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H＋结合 成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。
用途广泛的电池
用于“神六”的太阳能电 池 摄 像 机 专 用 电 池
笔记本电脑专用电池 手机专用电池 各 式 各 样 的 纽 扣 电 池
小型高性能 燃料电池
阅读课文P79页并回答问题：
1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？
能量转换效率高，供能稳定可靠，可以制成各种形状和 大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便，易 于维护，并可在各种环境下工作
第四章 电化学基础
第二节 化学电源
［学与问］在日常生活和学习中，你用过哪
些电池，你知道电池的其它应用吗？ 化学电池
将化学能转换成电能的装置
电池
太阳能电池 将太阳能转换成电能的装置
原子能电池 将放射性同位素自然衰变时产 生的热能通过热能转换器转变 为电能的装置
用途广泛的电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
化学电池的组成
组成 负极 正极 电解质 酸溶液 碱溶液 盐溶液 或 熔融液
电极材料 电极上 发生反 应的物 质 电子流向
反应类型
能导电的物质 还原性较强的 物质(多是金 属电极本身) 流出电子 氧化反应 氧化性较强 的物质
流入电子 还原反应
减 少 污 染 节 约 资 源
书写电极反应式应注意以下几点：
工作原理
锌筒 石墨棒 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 MnO2和C
普通锌锰干电池的结构
普通锌锰电池
• (-) Zn│KOH│MnO2 (+)
• 负极(Zn)： Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 • 正极(MnO2)： 2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH• 电池总反应： Zn+2MnO2+2H2O =2MnOOH+Zn(OH)2 • 优缺点简析：只能一次使用，不能 充电；价格较贵；比能量和储存时 间有所提高，适用于大电流和连续 放电。
练习3、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氢化合物，如：甲烷、 汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成 的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O ________________________
此时电池内总的反应式 ：
碱性锌锰电池构造示意图
碱性电池
一、一次电池——锌银电池(纽扣电池)
• (-) Zn│KOH│Ag2O (+) • 负极(Zn)： Zn +2OH- -2e- =ZnO+H2O • 正极(Ag2O)： Ag2O + H2O+ 2e=2Ag+2OH• 电池总反应： Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag