选修四 化学电源 优质课

又称充电电池或蓄电池。 放电后经充电可使电池 中的活性物质获得再生， 恢复工作能力，可多次 重复使用。 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。
化 学 电 池
二次电池
燃料电池
阅读课文P74页并回答下列问题：
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、使用方便、 易于维护、并可在各种环境下工作
碱性电池
总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O = 2MnOOH + Zn(OH)2 负极: Zn + 2OH– – 2e– = Zn(OH)2
氢氧化氧锰
正极: 2MnO2 + 2H2O +2e– = 2MnOOH + 2OH–
优缺点简析
缺点： 多数只能一次使用，不能充电；价格较贵 优点： 比能量和储存时间有所提高，适用于大电 流和连续放电
锂电池是新一代高能电池， 目前已研究成功多种锂电池，其 中用廉价的r-MnO2作正极活性材 料，电解质溶液是LiClO4溶于碳 酸丙烯和二甲基氧乙烷的混合有 机溶剂中，浓度为1mol/L，电池 反应为：
负极的反应：Li - e- = Li 正极的反应：Li
+
+
+ MnO2 + e- = LiMnO2
课堂达标
下列有关电池的说法不正确的是( ) ．．． A．手机上用的锂离子电池属于二次电池 B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电 1、 极 C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D．锌锰干电池中，锌电极是负极
解析：本题考查实用电池的有关知识。手机用电池是可充 电电池，A 对。铜锌原电池，Cu 为正极，Zn 为负极，外电路 中电子由负极流向正极，B 错。燃料电池将化学能转化为电能， C 对。锌锰干电池，Zn 为负极，D 对。 答案：B
镉镍电池
镉镍电池总反应：
Cd+ 2NiO(OH) +2 H2O
放电 充电
2Ni (OH)2 + Cd(OH)2
负极： Cd+2OH- -2e- ==Cd(OH)2 正极： 2NiO(OH)+2H2O+2e-==2Ni(OH)2+2OH-
典例分析
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， 电池总反应式为： Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)═Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)， 下列说法错误的是（ C） A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(l)+2e═ 2MnOOH +2OH-(aq) C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
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
一、一次电池 普通锌锰干电池
优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短、电压下降快、放电后久置，电解质溶液流出 腐蚀电器
碱性锌锰电池：(-) Zn│KOH│MnO2 (+)
2、铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是 Pb 和 PbO2，电解质溶液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为 Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 根据上述情况 判断：
增大 (1)工作时，电解质溶液的 pH________(填“增大”、
“减小”或“不变”)。
负 (2)工作时，电解质溶液中阴离子移向________极。 正 负 (3)电流方向从________极流向________极。
思考：
(-) Pb│H2SO4│PbO2 (+)
1、放电过程中溶液的Ph如何变化？
2、放电过程中两个电极板质量如何变化？
铅蓄电池充电的反应：
接电源负极
阴极 PbSO4 (s) + 2e- = Pb(s) + SO42-(aq) 阳极 接电源正极 PbSO4 (s) +2H2O (l) - 2e- = PbO2 (s) +4H+ (aq) + SO42-(aq) 总反应： 2PbSO4 (s) +2H2O (l) = Pb (s) + PbO2 (s) +2 H2SO4 (aq)
铅蓄电池的充放电过程：
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
放电 充电
2PbSO4(s)+2H2O(l)
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……
小结：书写电极方程式注意事项
(4)写出负极的电极反应式：
Pb＋SO2 －2e ===PbSO4 4 __________________________。
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作业： 完成优化练习第一课时
祝同学们学习进步
再见
• 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： Zn2+在碱性环境中以Zn(OH)2形式存在。
D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减 小6.5g
分析：
• A、根据总反应可知Zn被氧化，为原电池的负极，故A正确； • B、根据电池总反应式为： Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)═Zn(OH)2(s)+2MnOOH (s)，可知 反应中Zn被氧化，为原电池的负极，负极反应为Zn-2e+2OH-═Zn(OH)2，MnO2为原电池的正极，发生还原反应， 正极反应为 2MnO2(s)+H2O(1)+2e-═2MnOOH (s)+2OH-(aq)， 故B正确； • C、原电池中，电子由负极经外电路流向正极，故C错误； • D、负极反应为Zn-2e-+2OH-═Zn(OH)2，外电路中每通过 0.2mol电子，消耗的Zn的物质的量为0.1mol，质量 为0.1mol×65g/mol=6.5g，故D正确． • 故选C．
第二节 化 学 电 源
高二化学组
谢浩勇
1.组成原电池的条件
2.原电池中正负极的判断
发明电池的故事
伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家.有 一天,伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论文,说 动物肌肉里贮存着电,可以用金属接触肌肉把电引出来.看 了这篇论文,伏特非常兴奋,便决定亲自来做这个实验.他 用许多只活青蛙反复实验,终于发现,实际情况并不像加伐 尼所说的那样,而是两种不同的金属接触产生的电流,才使 蛙腿的肌肉充电而收缩. 为了证明自己的发现是正确的,伏特决定更深入地了解 电的来源。 为了纪念他的贡献,人们把电压的计量单位叫做伏特, 简称伏,符号V。
课堂回顾
一、
化 学 电 源 一次电池 二次电池 燃料电池
二、碱性锌锰电池
总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O = 2MnOOH + Zn(OH)2 负极：Zn + 2OH – –2e– = Zn(OH)2 正极：2MnO2 + 2H2O +2e– = 2MnOOH + 2OH– 铅蓄电池
总反应： Pb (s) + PbO2 (s) +2 H2SO4 (aq) = 2PbSO4 (s) +2H2O (l) 负极： Pb(s) + SO42-(aq) - 2e- = PbSO4 (s) 正极：PbO2 (s) +4H+ (aq) + SO42-(aq) + 2e- = PbSO4 (s) +2H2O (l)
形形色色的电池
A
Cu Zn
H2 O
a极 b极
稀H2SO4
CH4
O2
KOH溶液
用途广泛的电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
用途广泛的电池
用于“神六”的太阳能电 笔记本电脑专用电池 手机专用电池 池 摄 像 机 专 用 电 池 各 式 各 样 的 纽 扣 电 池
化学电池的分类
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。
电池总反应：Li + MnO2 = LiMnO2
二、二次电池 铅蓄电池来自铅蓄电池放电的电极反应：
总反应： Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l) 负极（ Pb ） Pb(s)+SO42-(aq)-2e- = PbSO4 (s) 正极（PbO2） PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s) +2H2O (l)
其它一次电池
锌银电池、锂电池
锌银电池—纽扣电池
(-) Zn│KOH│Ag2O (+)
总反应：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag Zn +2OH- -2e- =Zn(OH)2 负极(Zn)：
Ag 正极(Ag2O)： 2O + H2O+ 2e- = 2Ag+2OH-
锂电池