化学电源 说课稿 教案 教学设计

化学电源

教学目标：

1.通过查阅资料知道常见化学电源的种类及其工作原理。

2.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。

教学重点、难点：知道常见化学电源的种类及其工作原理。

课时划分：一课时

教学过程：

[学与问]在日常生活中，你用过那些电池？你知道电池的其它应用吗？

[交流结果]干电池、蓄电池、纽扣电池、燃料电池，电池可用于照明、电动车动力、手机电源、手表电源等。

化学电池是将化学能转化为电能的装置。

化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。

电池与其他能源相比，其优点有那些？

能量转化率高、供能稳定、可以制成各种大小和形状、不同容量和电压的电池或电池组，使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。

图4-2电池及其用途

[问题]面对许多原电池，我们怎样判断其优劣或适合某种需要？

看单位质量或单位体积所输出电能的多少，或输出功率大小以及电池储存时间长短。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，更适合电池使用者。

一、一次电池

1、碱性锌锰干电池：

负极（锌筒）：Zn +2OH－—2e—= Zn（OH）2；

正极（石墨）：2MnO2+2H2O+2e－= 2MnOOH+2OH－

电池的总反应式为：Zn +2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn（OH）2

优点：比普通锌锰干电池好，比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电，是民用电池更新换代产品。

2、银锌电池：

负极：Zn+2OH—-2e-=Zn（OH）2

正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-

银锌电池充电和放电的总化学方程式为：

Zn+Ag2O+H2O 2Ag+ Zn（OH）2

正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。优点：比能量大、

电压稳定、储存时间长，适用于小电流和连续放电，常制成微型电池或纽扣电池等，如电子表或计算器上的电池。

[练习1]锂电池是新一代的高能电池，它以质轻、高能而受到普遍重视．目前已经研制成功了多种锂电池．某种锂电池的总反应可表示为：Li＋MnO2＝LiMnO2．若该电池提供5库仑(C)电量(其他损耗忽略不计)，则消耗的正极材料的质量约为(相对分子质量和相对原子

质量Li：7，MnO2：87，电子电量取1.60×10－19C)

A．3.5×103g B．7×10-4g C． 4.52×10-3g D．4.52×10-2g

[练习2]1958年世界上第一个心脏起搏器在瑞典植入人体成功，使用寿命长达10

年之久．这种能源起搏器中安装了寿命最长、可靠性最高的锂—碳电池．这种电池容量大，电压稳定，能在－56.7～71.1℃温度范围内正常工作，现已在火箭、移动电话、笔

记本电脑中广泛使用．它采用锂和石墨作电极，四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯

中(SOCl2)组成电解质溶液．电池总反应为：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S．

（1）此电池中________作负极，电极反应为________，________作正极．

（2）该电池用于心脏起搏器时，在生理上的作用是_______。

答案：1、C 2、(1)锂,Li-e- =Li+,石墨.(2)起搏器遵循天然心脏的工作原理通过

向心脏发送电脉冲以控制心脏的跳动。

二、二次电池

铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外壳，在正极板

上有一层棕褐色的PbO2，负极是海棉状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中，且两极间用

橡胶或微孔塑料隔开。

1、铅蓄电池

负极：Pb-2e-+SO42－=PbSO4

正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O

蓄电池充电和放电的总化学方程式为：

Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O

当放电进行到硫酸的浓度降低，溶液的密度达到1.18g/cm3时应停止使用，需充电，充电时起电解池的作用。

资料：随着人们生活水平的提高和现代化通信业的发展，人们使用电池的机会愈来

愈多，手机、寻呼机、随身听、袖珍收音机等都需要大量的二次电池作电源。可重复充

电使用的二次电池市场主要包括镍镉、镍氢、锂离子和铝箔包装的锂高分子电池等4种。

三、燃料电池

按电解质划分，燃料电池大致上可分为五类：碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃

料电池（PAFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）和质子交

换膜燃料电池（PEMFC）。

氢氧燃料电池：（碱性）

电极反应：

负极：2H 2+4OH ——4e —=4H 2O

正极：O 2+2H 2O+4e —=4OH —

电池的总反应为：2H 2 + O 2 = 2H 2O

[练习3]新型燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH 溶液中作电极，又在两极上分别 通甲烷和氧气。写出电极反应式：

答案：

负极：CH 4+10OH —-8e －=CO 32－+7H 2O

正极：2O 2+4H 2O+8e －=8OH

－ 电池的总反应式为：CH 4+2O 2+2KOH=K 2CO 3+3H 2O

废旧电池中含有汞、铅、镉、镍等重金属及酸、碱等电解质溶液，对人体及生态环境有不同程度的危害。如当成资源，加以回收利用，即可减少对环境污染，又可节约能源。

[课堂练习]

1．据报道，美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅酸蓄电池，锌电池具有容量大，污染少等优点，电池反应为2Zn ＋O 2＝2ZnO ，原料为锌粒、电解液和空气．下列叙述正确的是

A ．锌为正极，空气进入负极反应

B ．负极反应为：Zn －Ze -＝Zn 2+

C ．正极发生氧化反应

D ．电解质溶液肯定不是酸溶液

2．化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用

（1）目前常用的镍（Ni ）镉（Cd ）电池，其电池总反应可表示为：

已知22)OH (Cd Ni(OH)和均难溶于水但溶于酸，以下说法正确的是

①以上反应是可逆反应 ②以上反应不是可逆反应

③充电时化学能转化为电能 ④放电时化学能转化为电能

A ．①③

B ．②④

C ．①④

D ．②③

（2）废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍电池可以使一平方米面积耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为_____________。

（3）另一种常用的电池是锂电池（锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7），由于它的比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可达十年。它的负极用金属锂制成，电池总反应可表示为：

22LiMnO MnO Li −→−+

试回答：锂电池比容量特别大的原因是_____________。锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因。 参考答案：

1、B

2、（1）B （2）重金属转化为可溶于水的物质，增加污染程度

（3）Li 的相对原子质量小，，22H 2LiOH 2O H 2Li 2+=+