发展中的化学电源
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课件5：2.2.2 发展中的化学电源
【议一议】 2．有人设计以铂和锌为电极材料，植入人体做某种心脏病人
的心脏起搏器的能源，它依靠人体血液中有一定浓度的O2 和H2O进行工作。请讨论解答： (1)负极材料是______，电极反应为__________________。 (2)正极材料是______，电极反应为__________________。
盐桥
Zn2+ Zn2+
Zn2+ Zn2+ Zn2+
e
K+
e ee
NO3-
e e Zn2+
K+
e ee
e e ee
Zn2+ Zn2+ Zn2+
Zn2+
ee e e Zn2&ee
Zn2+
Zn2+
ee Zn2Z+n2+
NO3- K+
e ee
NO3-
ee
Cu2+
Cu2+ Cu2+
Cu2+
Cu2+ Cu2+
Cu2+
e e Cu2+
ee ee
Cu2+ Cu2+
e
e e
e
Cu2+ Cu2+
ee
e
Cu2+
Cu2+ Cu2+ Cu2+
Cu2+
Cu2+ Cu2+
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总反应:
Zn+2NH4+ +2MnO2 =Zn2++2NH3 ↑+Mn2O3 + H2O
发展中的化学电源
充电
2PbSO4 + 2H2O
Pb+ SO42- -2e- = P43; + SO42- +2e- =PbSO4+2H2O PbO
电池工作一段时间后，电解质溶液的PH 升高
（2）镍镉充电电池： 它是一种体积少，具有残留性记忆的充电电池，可 重复使用500次以上。它以Cd为负极，NiO(OH)为正极， KOH为电解液。广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光 灯、电动剃须刀等，但有毒，废旧电池要回收处理，防 止污染环境。 放电
2H2+4OH--4e-=4H2O
O2+2H2O+4e-=4OH-
KOH
特点：环境友好,外加设备供给氧化剂,高效（理 论利用率达85-90%，实际40-60%）
氢 氧 燃 料 电 池
介质 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
酸性
负极
正极
2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e- = 4OH2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O
BD ）
下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是（ A．放电时，Fe是负极，NiO2是正极
B．蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中 C．蓄电池的电极可以浸入KOH溶液中 D．放电时，电解质溶液中的阴离子向正极方向移动
氢氧燃料电池是一种新 3、氢氧燃料电池 型的化学电池，其构造 总反应:O2+2H2 =2H2O 如图示：两个电极均由 多孔性碳制成，通入的 气体由孔隙逸出，并在 电极表面放电。 电解质溶液为KOH溶液
发展中的化学电源
3 燃料电池
燃料电池的概念是由蒙德(Mond)和莱格(Langer)于1889 年首先提出来的。就在这时内燃机问世了，内燃机的发明 使人们对燃料电池的兴趣推迟了60年。1959年培根研制成 功氢氧燃料电池，他对燃料电池的研究工作，奠定了燃料 电池发展的基础。20世纪60年代，随着航天技术的发展， 美国对培根氢氧燃料电池进行了改进，并分别于1965年和 1966年成功的将其应用于双子 星座和阿波罗飞船上，为其提供电力，从此使人们对燃料 电池的兴趣达到了顶点。 20世纪70年代，因中东战争导致两次世界性石油危机， 80年代，美国、加拿大、日本和欧洲等的世界发达国家投 入大量人力和财力研究开发燃料电池，在90年代燃料电池 实现燃料技术上的真正突破，佳能、松下、三星、东芝都
氢氧燃料电池以氢气为 燃料，氧气为氧化剂， 氢氧化钾溶液为电解质， 电极材料用多孔碳制成， 在负极中掺有细粉状的 铂或钯，正极中掺有钴、 金或银的氧化物。
氢氧燃料电池主要的优点是能量转换效率 高，电池能长时间连续运行，且污染小、 噪声低，缺点是成本高，寿命还不够长。 氢氧燃料电池成本高的原因是发电过程中 需用贵金属做催化剂，且用量大，燃料又 是纯氢，它主要用于航天和军事领域。燃 料电池发展的趋势是降低发电成本、提高 发电效率，最终实现燃料电池的民用化。
固体氧化物燃料电池采用固体氧化物作为电解 质，除了高效，环境友好的特点外，它无材料腐蚀 和电解液腐蚀等问题；在高的工作温度下电池排出 的高质量余热可以充分利用，使其综合效率可由 50%提高到70%以上；它的燃料适用范围广，不仅 能用H2，还可直接用CO、天然气(甲烷)、煤汽化气、 碳氢化合物、NH3、H2S等作燃料。这类电池最适 合于分散和集中发电。
减少污染
节约资源
人们环境保护意识的增强促进了 绿色电池的发展。高污染的电池 将被逐步淘汰
发展中的化学电源(tangjie)
（2）碱性锌锰电池
负极： Zn 正极： C 电解质： KOH 电极反应式： 负极： Zn-2e-+2OH- =Zn(OH)2
优点： 使用寿命长 不易泄漏
应用：
卡式录音机、闪光 灯、电动玩具、袖 珍电视机等
正极： 2MnO2 + 2H2O + 2 e- = 2MnO（OH） + 2OH－ 电池总反应式： Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnO(OH）
Zn+2NH4+ =Zn2++ 2NH3 + H2
为什么锌锰干电池放置过久会失效？
锌-锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解， 锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质泄露出来，对 电器腐蚀。 为了防止泄露，在外壳套上金属筒或塑料筒， 制成防漏电池。 为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池 内的电解质 NH4Cl 换成湿的 KOH ，制成 了 碱性锌锰 电池。
（3）锂离子电池
负极： 片状金属Li 正极： MnO2 电解质： LiClO4 + 混合有机溶剂
电极反应式： 负极： Li = Li+ + e正极： MnO2 + Li+ + e- = LiMnO2 电池总反应式：
Li + MnO2 = LiMnO2
锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。 特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。
b.电解质溶液: H2SO4
负极H2： 2H2-4e-=4H+
正极O2： O2+4H++4e- =2H2O
电池总反应：2H2 + O2 =2H2 O
*氢氧燃料电池的电极反应 介质 酸性
高中化学-发展中的化学电源
• (2)碱性锌锰干电池
电极:Zn为负极,碳棒为正极(MnO2) 电解液：KOH溶液
Zn +2MnO2+2H2O＝2MnO(OH)+Zn(OH)2
负极：Zn +2OH- -2e-＝ Zn(OH)2 正极：2MnO2+2H2O+2e-＝MnO(OH)+ 2OH-
2. 铅蓄电池
Pb+PbO2+4H++2SO42-←放充→电电2PbSO4+2H2O
总反应式: Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2
铝——空气——海水电池
1991年，我国首创以铝-空气-海水为材 料组成的新型电池，用作航海标志灯．以 取之不尽的海水为电解质 负极：4Al -12e- ＝ 4Al3+ 正极：3O2 + 6H20 + 12e- ＝ 120H-
电池总反应式为： 4Al+3O2+6H20=4Al(OH)3
2、甲烷燃料电池： (-)CH4 | H+ | O2(+)
ห้องสมุดไป่ตู้
注意：燃料电池总反应式一般为燃 烧方程式(去“点燃”);但当生成物 有后续反应时，加和后续反应.
总反应式: CH4 + 2O2 ＝ CO2 + 2H2O 负极：CH4 - 8e- + 2H2O ＝ 8H+ + CO2
正极：2O2 + 8e- + 8H+ ＝4H2O (-)CH4 | OH- | O2(+)
中国电池的年产量180多亿只，占世 界电池总产量的30％以上，年消费量 达70－80亿只，但回收率却不足２％。
4、新型燃料电池
发展中的化学电源
发展中的化学电源在我们的日常生活中，化学电源无处不在。
从小小的手机电池到电动汽车的动力之源，从便携式电子设备到大规模的储能系统，化学电源的发展深刻地改变了我们的生活方式和社会运行模式。
化学电源，简单来说，就是通过化学反应将化学能转化为电能的装置。
它的发展历程可以追溯到很久以前。
早期的化学电源主要是干电池，如常见的锌锰干电池。
这种电池结构简单，价格低廉，但储存的电量有限，而且不能充电重复使用。
随着科技的进步，可充电的化学电源逐渐崭露头角。
其中，铅酸蓄电池是一种经典的可充电电池。
它在汽车启动电源和一些储能领域发挥了重要作用。
铅酸蓄电池的优点是技术成熟、成本相对较低，但它也存在着重量大、能量密度低等缺点。
镍镉电池是另一种曾经广泛应用的可充电电池。
它具有较好的充放电性能和较长的循环寿命。
然而，由于镉是一种有毒金属，对环境有较大危害，镍镉电池逐渐被性能更优、更环保的镍氢电池所取代。
锂离子电池的出现则是化学电源发展的一个重要里程碑。
锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、自放电率低等诸多优点。
这使得它在手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子设备中得到了广泛应用。
近年来，随着技术的不断进步，锂离子电池在电动汽车领域也取得了巨大的成功。
电动汽车的续航里程不断增加，充电时间逐渐缩短，这都离不开锂离子电池性能的不断提升。
在锂离子电池的发展过程中，科研人员一直在努力寻找新的电极材料和电解质，以进一步提高电池的性能。
例如，三元锂电池和磷酸铁锂电池就是两种常见的锂离子电池类型。
三元锂电池能量密度较高，但安全性相对较低；磷酸铁锂电池安全性较好，但能量密度略逊一筹。
除了锂离子电池，还有一些新兴的化学电源技术也在不断发展。
钠离子电池就是其中之一。
钠在地球上的储量丰富，成本相对较低，如果钠离子电池的性能能够得到进一步优化，有望在大规模储能领域发挥重要作用。
燃料电池也是化学电源领域的一个重要发展方向。
燃料电池通过燃料与氧化剂的化学反应产生电能，其效率高、排放低。
第二节 第2课时 发展中的化学电源
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解析: 据图Ⅰ知活泼性: A>B, 作负极, A 电极反应为 A-2e据图Ⅱ知活泼性: B>C, 正极反应为 Cu2++2e据图Ⅲ知活泼性: D>A, 正极反应为 2H++2e据Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ知活泼性: D>A>B>C。 答案: 1) ( A-2e( 变大 3) A2+ ( Cu2++2e2) Cu ( D>A>B>C 4) Cu;
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第2课时
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1.了解常用的化学电池。
2.理解燃料电池的工作原理。
3.认识研制新型电池的重要性。
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电极反应式、原电池反应式的书写
1.电极反应式的书写 (1)根据原电池的装置书写 负极: ①若负极材料本身被氧化, 其电极反应式有两种情况: 一种是负极金属失电子后生成的金属阳离子不与电解质溶液的成分反应, 此时的电极反应可表示为 M-neMn+。
发展中的化学电源剖析
反应按下式进行： 充电 Cd(OH)2＋2Ni(OH)2 Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可 放电 知电池放电时的负极材料是( C ) A．Cd(OH)2 C．Cd B．Ni(OH)2 D．NiO(OH)2
汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的原电池反应如 下：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。根据此反应判 断，下列叙述中正确的是( C ) A．Pb是正极 B．PbO2得电子，被氧化
二次电池（充电电池） 燃料电池
1、干电池
一次电池：放电之后不能充电的电池 （内部的氧化还原反应是不可逆的） +
锌筒 石墨 棒 NH4Cl糊
最早使用：锌-锰干电池
锌-锰干电池
-
MnO2糊
负极： 锌筒 ， 正极： 石墨棒 ， 电解质： NH4Cl和MnO2糊 。 （酸性，锌筒易腐蚀）。
锌-锰干电池工作原理
A．锌为正极，碳为负极
B．锌为负极，碳为正极
C．工作时，电子由碳极经外电路流向锌极 D．长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器
人们利用原电池原理，制作了多种电池，如电子计算机所 用纽扣电池就是其中一种。它的两极材料为锌和氧化银，电解 质溶液为KOH溶液，其电极反应是： Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
随堂训练
1．锌锰干电池在放电时总反应方程式可表示为Zn＋2MnO2 ＋2NH
＋
4
===Mn2O3＋Zn2 ＋2NH3↑＋H2O，在此电池放电时，
＋
正极上发生反应的物质是( C ) A．Zn C．MnO2和NH4
＋
B．碳 D．Zn2 和NH3
＋
2. 氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH 溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极 反应如下：
【讲义2】-发展中的化学电源
第二章化学反应与能量第二节化学能与电能第2时发展中的化学电源一、知识点讲解一、锌锰干电池最早使用的化学电池是锌锰电池，它是一种一次电池，放电之后不能充电(内部的氧化还原反应是不可逆的)，在使用过程中，锌作负极，会逐渐溶解：Zn－2e－===Zn2＋，锌外壳逐渐变薄，最后内部糊状的电解质会泄漏出来，使电器腐蚀；后来人们采用在外壳口套上防腐金属筒或塑料筒的方法改造成了防漏电池。
二、充电电池充电电池又称二次电池，它在放电时进行氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
它实现了化学能转变为电能，再由电能转变为化学能的循环。
最早使用的充电电池是铅蓄电池。
锂离子电池是新一代的可充电绿色电池。
思考题1随着人们生活水平的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提上议事日程，其首要原因是____________________________________________________。
三、燃料电池燃料电池与干电池和蓄电池的差别在于反应物不是储存在电池内部，而是外设装备提供燃料、氧化剂等。
燃料电池的能量转化率比火力发电高。
思考题2在燃料电池中，燃料在哪一极反应？O2呢？二、课堂巩固一、电化学反应式的书写1．书写要遵循的原则原电池的电极反应均是氧化还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒，将两电极反应式合并得总反应式；已知一电极反应式和电池总反应式，则用电池总反应式减去该电极反应式，即得另一电极反应式；对于可充电电池的反应，要看清“充电、放电”的方向。
放电的过程就是原电池的反应原理。
2．电极反应式的书写步骤第一步：分析氧化还原反应，确定电极的正、负极及氧化剂、还原剂得失电子的数目。
第二步：注意电解质溶液的成分，对正极、负极反应产物的影响，可根据题意或化学方程式确定正、负极产物。
第三步：为保证电荷守恒、元素守恒、质量守恒，考虑溶液的酸碱性，可在电极反应式的一端根据需要添加H＋、OH－或H2O。
发展中的化学电源
第2课时 发展中的化学电源
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KEQIAN YUXI DAOXUE
课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU
三、燃料电池 活动与探究
根据教材图 2 15 氢氧燃料电池构造示意图判断下列叙述的正误。 ①通氢气的电极是负极 ②通氧气的电极的电极反应式为 4OH--4e- 2H2O+O2↑ ③氢氧燃料电池是一种具有广泛应用前景的绿色电源 ④氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池 内的新型发电装置 答案:在氢氧燃料电池中,通 H2 的电极为负极,通 O2 的电极为正极, 故①正确。正极的电极反应式应为 2H2O+O2+4e- 4OH-,②错误。③④ 正确。
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迁移与应用
例 1 人们利用原电池原理,制作了多种电池,如电子计算机 所用纽扣电池就是其中一种。它的两极材料为锌和氧化银,电解质溶液 为 KOH 溶液,其电极反应是:
课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU
锌锰电池在放电时总反应方程式可表示为 Zn+2NH4+ Zn2++2NH3↑+H2↑,此电池放电时,正极上发生反应的物质是什么?
答案:原电池正极是电子流入的一极,氧化剂在此处得电子被还原。 而总反应中 NH4+得电子生成 H2,正极上发生反应的物质是 NH4+。
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高一化学必修2_《发展中的化学电源》精品课件
（1）锂；Li―e-＝Li+ （2）锂是活泼金属，易与H2O、O2反应
化学
4、科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，
利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为
C 电解质的燃料电池发电．电池负极反应为（ ）
A．H2 -2e-+2OH-=2H2O B．O2+4H++4e-=2H2O
C．H2 - 2e- =2H+
罪魁祸首就是汞，汞进入海洋的主要途径是工业废水、 含汞农药的流失以及含汞废气的沉降。科学试验证实， 人体血液中汞的安全浓度为1微克/10毫升，当到达5-10 微克/10毫升时，就会出现明显中毒症状。
三、废电池对环境的危害和处理
化学
“血铅污染事件”
铅能够引起神经衰弱、手足麻木，消化不良，血液中 毒和肾损伤等症状。“血铅污染事件”的起因一方面是部 分用铅企业长期忽视污染治理、导致铅污染物未经处理流 入大气、水、土壤，造成严重的铅污染；另一方面，大量 的废旧铅蓄电池缺乏较环保的处理方法，容易铅酸外泄， 造成严重的环境污染。
三、废电池对环境的危害和处理
化学
电池中含有汞、镉、铅等有毒金属。随意丢 弃废电池会对环境造成严重的污染。
上世纪50年代，震惊世界的日本“水俣病”就是因汞中 毒引起的。
三、废电池对环境的危害和处理
化学
1956年，日本水俣湾附近发现了一种奇怪的病。 症 状表现为轻者口齿不清、步履蹒跚、面部痴呆、手足麻 痹、感觉障碍、视觉丧失、震颤、手足变形。重者神经 失常，或酣睡，或兴奋，身体弯弓，直至死亡。
1、干电池（锌锰电池）
化学
该电池的特点： （1）开路电压为1．55V～1．70V； （2）原材料丰富，价格低廉； （3）便于携带，使用方便。 缺点 ：电量小，放电过程中容易产生胀气或漏液。 不能提供稳定电压。低温性能差，在－20℃即不能 工作。
化学
4、科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，
利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为
C 电解质的燃料电池发电．电池负极反应为（ ）
A．H2 -2e-+2OH-=2H2O B．O2+4H++4e-=2H2O
C．H2 - 2e- =2H+
罪魁祸首就是汞，汞进入海洋的主要途径是工业废水、 含汞农药的流失以及含汞废气的沉降。科学试验证实， 人体血液中汞的安全浓度为1微克/10毫升，当到达5-10 微克/10毫升时，就会出现明显中毒症状。
三、废电池对环境的危害和处理
化学
“血铅污染事件”
铅能够引起神经衰弱、手足麻木，消化不良，血液中 毒和肾损伤等症状。“血铅污染事件”的起因一方面是部 分用铅企业长期忽视污染治理、导致铅污染物未经处理流 入大气、水、土壤，造成严重的铅污染；另一方面，大量 的废旧铅蓄电池缺乏较环保的处理方法，容易铅酸外泄， 造成严重的环境污染。
三、废电池对环境的危害和处理
化学
电池中含有汞、镉、铅等有毒金属。随意丢 弃废电池会对环境造成严重的污染。
上世纪50年代，震惊世界的日本“水俣病”就是因汞中 毒引起的。
三、废电池对环境的危害和处理
化学
1956年，日本水俣湾附近发现了一种奇怪的病。 症 状表现为轻者口齿不清、步履蹒跚、面部痴呆、手足麻 痹、感觉障碍、视觉丧失、震颤、手足变形。重者神经 失常，或酣睡，或兴奋，身体弯弓，直至死亡。
1、干电池（锌锰电池）
化学
该电池的特点： （1）开路电压为1．55V～1．70V； （2）原材料丰富，价格低廉； （3）便于携带，使用方便。 缺点 ：电量小，放电过程中容易产生胀气或漏液。 不能提供稳定电压。低温性能差，在－20℃即不能 工作。
第二节 (2)发展中的化学电源
碱性锌锰干电池: 碱性锌锰干电池: 负极： Zn+2OH- → Zn(OH)2＋2e负极 正极： 正极： 2MnO2＋H2O＋2e- → Mn2O3＋2OH总反应：Zn＋ 总反应：Zn＋2MnO2＋H2O＝Zn(OH)2＋Mn2O3
可充电电池也称为____电池， 可充电电池也称为二次 电池， 电池 可以反复_____电和 电和_____电 可以反复 放 电和 充 电， 是电池发展的一个重要方向。 是电池发展的一个重要方向。
• 微型锂电池
常用于心脏起搏器、手机的一种微型电池， 常用于心脏起搏器、手机的一种微型电池， 一般用金属锂作负极，石墨作正极， 一般用金属锂作负极，石墨作正极，电解质 溶液为溶有四氯化铝锂（ 溶液为溶有四氯化铝锂（LiAlCl4 ）的亚硫酸 ）。电池的总反应式如下 电池的总反应式如下： 氯（SOCl2 ）。电池的总反应式如下： 8Li + 3SOCl2 ====== 6LiCl + Li2SO3 + 2S 这种电池的容量大，电压稳定，能在这种电池的容量大，电压稳定，能在 56.70C--- +71.10C的大范围温差内正常 的大范围温差内正常 工作。 工作。
锂离子电池原理
锂离子电池的正极材料通常有锂的活性化 合物组成， 合物组成，负极则是特殊分子结构的 碳．常见的正极材料主要成分为 LiCoO2 ， 充电时，加在电池两极的电势迫使正极的 充电时， 化合物释出锂离子， 化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈 片层结构的碳中．放电时， 片层结构的碳中．放电时，锂离子则从片 层结构的碳中析出， 层结构的碳中析出，重新和正极的化合物 结合．锂离子的移动产生了电流． 结合．锂离子的移动产生了电流．
发展中的化学电源
课本里讲的原电池是一种为了说 明工作原理的最简单的装置， 明工作原理的最简单的装置，如果用 它做电源，不但效率低， 它做电源，不但效率低，而且时间稍 长电流就不断减弱， 长电流就不断减弱，因此不适合于实 际应用。 际应用。
可充电电池也称为____电池， 可充电电池也称为二次 电池， 电池 可以反复_____电和 电和_____电 可以反复 放 电和 充 电， 是电池发展的一个重要方向。 是电池发展的一个重要方向。
• 微型锂电池
常用于心脏起搏器、手机的一种微型电池， 常用于心脏起搏器、手机的一种微型电池， 一般用金属锂作负极，石墨作正极， 一般用金属锂作负极，石墨作正极，电解质 溶液为溶有四氯化铝锂（ 溶液为溶有四氯化铝锂（LiAlCl4 ）的亚硫酸 ）。电池的总反应式如下 电池的总反应式如下： 氯（SOCl2 ）。电池的总反应式如下： 8Li + 3SOCl2 ====== 6LiCl + Li2SO3 + 2S 这种电池的容量大，电压稳定，能在这种电池的容量大，电压稳定，能在 56.70C--- +71.10C的大范围温差内正常 的大范围温差内正常 工作。 工作。
锂离子电池原理
锂离子电池的正极材料通常有锂的活性化 合物组成， 合物组成，负极则是特殊分子结构的 碳．常见的正极材料主要成分为 LiCoO2 ， 充电时，加在电池两极的电势迫使正极的 充电时， 化合物释出锂离子， 化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈 片层结构的碳中．放电时， 片层结构的碳中．放电时，锂离子则从片 层结构的碳中析出， 层结构的碳中析出，重新和正极的化合物 结合．锂离子的移动产生了电流． 结合．锂离子的移动产生了电流．
发展中的化学电源
课本里讲的原电池是一种为了说 明工作原理的最简单的装置， 明工作原理的最简单的装置，如果用 它做电源，不但效率低， 它做电源，不但效率低，而且时间稍 长电流就不断减弱， 长电流就不断减弱，因此不适合于实 际应用。 际应用。
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充电以后再讨论） 铅蓄电池充电和放电的总化学方程式（充电以后再讨论）
失2e+4 0 放电 充电 +2
PbO2+Pb+2H2SO4
得2e-
2PbSO4+2H2O
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课前导学
要点突破
科海泛舟
三、氢氧燃料电池（新型环保电池） 氢氧燃料电池（新型环保电池）
负极：2H2-4e-＝4H+ 负极：
失4×e× 0 0 0 -2
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要点突破
科海泛舟
我国生产的锌锰干电池, 防腐剂则加入汞的化合物。 我国生产的锌锰干电池, 防腐剂则加入汞的化合物。 科学研究结果表明,汞是严重污染环境的元素, 科学研究结果表明,汞是严重污染环境的元素,具有明显的 神经毒性,对内分泌系统、免疫系统等都有严重影响。 神经毒性,对内分泌系统、免疫系统等都有严重影响。 因此,废旧电池的随意乱扔将给环境留下长期的、 因此,废旧电池的随意乱扔将给环境留下长期的、潜在 的危害, 废旧电池必须回收,一是资源的回收利用, 的危害, 废旧电池必须回收,一是资源的回收利用,变废为 二是防止环境污染。 宝；二是防止环境污染。
NH4Cl NaOH
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二、充电电池 充电电池又称 二次 电池,它在放电时所进 电池 它在放电时所进 行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行 在充电时可以逆向进行,使电 行的氧化还原反应 在充电时可以逆向进行 使电 池恢复到放电前的状态。 池恢复到放电前的状态。
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1.了解常用的化学电池。 2.理解燃料电池的工作原理。 3.认识研制新型电池的重要性。
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一、干电池 电池,放电后不能再充电 放电后不能再充电。 干电池是 一次性 电池 放电后不能再充电。
电池类型 负极 正极 电解质
锌锰电池 锌外壳 碱性锌锰电池 锌外壳 石墨棒 石墨棒
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第2课时 发展中的化学电源源自返回目录新课导入课前导学
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燃料电池 干电池
蓄电池
碱性电池 锂离子电池
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失2e+3
2MnO2+Zn+2NH4+＝Mn2O3+Zn2++2NH3+H2O
得2 ×e 返回目录
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二、碱性干电池（一次性电池） 碱性干电池（一次性电池） 负极：Zn负极：Zn-2e-+2OH-＝Zn(OH)2 正极： 2MnO2+2H2O+2e-＝2MnO(OH)+2OH正极： 失2e0 +4 +3 +2
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电极反应式、原电池反应式的书写 一、干电池（一次性电池） 干电池（一次性电池） 负极：Zn负极：Zn-2e-＝Zn2+ 正极： 正极：2MnO2+2NH4++2e-＝Mn2O3+Zn2++H2O 总反应： 总反应：
+4 0
总反应： 总反应：Zn+2MnO2+2H2O＝2MnO(OH)+Zn(OH)2 得2 ×e 返回目录
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三、铅蓄电池（二次电池） 铅蓄电池（二次电池）
铅蓄电池电极反应： 铅蓄电池电极反应： 负极： 负极：Pb -2e- +SO42-＝PbSO4 正极： 正极：PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O
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3.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示 3.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源, 银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源 为 2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O
此电池放电时,负极上发生反应的物质是( 此电池放电时,负极上发生反应的物质是( A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
D)
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在科技高速发展的今天,尤其是信息技术的发展, 在科技高速发展的今天,尤其是信息技术的发展,电子器 械和各种便携设备日益普及,电池在生产生活中的地位和作 械和各种便携设备日益普及, 用与日俱增,其使用量亦随之大幅度上升。 用与日俱增,其使用量亦随之大幅度上升。 以干电池为例,目前全世界的年总产量为250亿只, 250亿只 以干电池为例,目前全世界的年总产量为250亿只,我国 是世界电池第一生产大国, 是世界电池第一生产大国,占全世界电池总产量的二分之一 左右。据统计,1998年我国电池年总产量已达140亿只。 ,1998年我国电池年总产量已达140亿只 左右。据统计,1998年我国电池年总产量已达140亿只。 电池在制造过程中耗用了大量的金属,如Zn、Mn、Cu、 电池在制造过程中耗用了大量的金属, Zn、Mn、Cu、 Pb、Cd、Hg、Ni等 Pb、Cd、Hg、Ni等。 由于资源紧张和治理环境的需要, 由于资源紧张和治理环境的需要,世界各国都对废电池 的回收利用予以高度重视,废电池的管理刻不容缓, 的回收利用予以高度重视,废电池的管理刻不容缓,如何使废 电池资源化和无害化已迫在眉睫。 电池资源化和无害化已迫在眉睫。
（4）燃料电池中作电解质溶液的物质往往参与电极反 特别注意: 应，特别注意: ①用KOH作电解质（不能出现H+） KOH作电解质（不能出现H 作电解质 负极反应： 负极反应：2H2-4e-+4OH-＝4H2O 正极反应： 正极反应：O2+4e-+2H2O＝4OH作电解质（不能出现OH ②用稀H2SO4作电解质（不能出现OH-） 用稀H 负极反应： 负极反应：2H2-4e-＝4H+ 正极反应： 正极反应：O2+4e--4H+＝2H2O
D
)
指津:电池放电过程即为原电池工作原理,负极发生氧化反应( 指津:电池放电过程即为原电池工作原理,负极发生氧化反应(即所 含元素化合价升高的物质), ),故选 含元素化合价升高的物质),故选 D。
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【例题】 氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上, 其反应原理示意图如 图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是( A.该电池工作时电能转化为化学能 B.该电池中电极 a 是正极 C.外电路中电子由电极 b 通过导线流向电极 a D.该电池的总反应: 2+O2 2H 2H2O
电池类型 负极 正极 电解质
铅蓄电池 镍镉电池 锂离子电池
Pb Cd Li
PbO2 NiO(OH)
H2SO4 KOH
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三、燃料电池
1.原理 1.原理 利用原电池的工作原理将氧化还原反应所放出的能量直 利用原电池的工作原理将氧化还原反应所放出的能量直 氧化还原 接转化为电能。 接转化为电能。 电能 2.与其他电池的区别 2.与其他电池的区别 反应物不是储存在电池内部,而是由外设装备提供燃料和 反应物不是储存在电池内部,而是由外设装备提供燃料和 燃料 氧化剂等。 氧化剂等。 3.转化率 3.转化率 燃料电池是一种高效、 其能量转化 燃料电池是一种高效、 高效 环境友好的发电装置。 环境友好的发电装置。 85%~90%。 率理论上可高达 85%~90%。
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1.下列化学电池不易造成环境污染的是( 1.下列化学电池不易造成环境污染的是( 下列化学电池不易造成环境污染的是 A.氢氧燃料电池 B.锌锰电池 A.氢氧燃料电池 B.锌锰电池 C.镍镉电池 D.铅蓄电池 C.镍镉电池 D.铅蓄电池
A
)
指津:燃料电池是一种高效、环境友好的电池,特别是氢氧燃料电池 指津:燃料电池是一种高效、环境友好的电池, 产物只有水,对环境无任何污染。 产物只有水,对环境无任何污染。
正极： 正极：O2+2H2O+4e-＝4OH注意： 注意： 详见《优化探究》 详见《优化探究》P40 要点二“电极反应、 要点二“电极反应、原电 池反应式的书写” 池反应式的书写”。
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总反应：2H2+O2＝2H2O 总反应：
得2×2e-
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讨论思考： 优化探究》 讨论思考：《优化探究》p40要点二 要点二
B
指津:随着生产的发展和人们生活水平的提高, 指津:随着生产的发展和人们生活水平的提高,环境污染和环保问题已 越来越受到人们重视。废旧电池中含有汞、 铅等多种重金属离子, 越来越受到人们重视。废旧电池中含有汞、镉、铅等多种重金属离子, 极易对环境造成污染。 极易对环境造成污染。
失2e+4 0 放电 充电 +2
PbO2+Pb+2H2SO4
得2e-
2PbSO4+2H2O
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三、氢氧燃料电池（新型环保电池） 氢氧燃料电池（新型环保电池）
负极：2H2-4e-＝4H+ 负极：
失4×e× 0 0 0 -2
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我国生产的锌锰干电池, 防腐剂则加入汞的化合物。 我国生产的锌锰干电池, 防腐剂则加入汞的化合物。 科学研究结果表明,汞是严重污染环境的元素, 科学研究结果表明,汞是严重污染环境的元素,具有明显的 神经毒性,对内分泌系统、免疫系统等都有严重影响。 神经毒性,对内分泌系统、免疫系统等都有严重影响。 因此,废旧电池的随意乱扔将给环境留下长期的、 因此,废旧电池的随意乱扔将给环境留下长期的、潜在 的危害, 废旧电池必须回收,一是资源的回收利用, 的危害, 废旧电池必须回收,一是资源的回收利用,变废为 二是防止环境污染。 宝；二是防止环境污染。
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二、充电电池 充电电池又称 二次 电池,它在放电时所进 电池 它在放电时所进 行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行 在充电时可以逆向进行,使电 行的氧化还原反应 在充电时可以逆向进行 使电 池恢复到放电前的状态。 池恢复到放电前的状态。
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1.了解常用的化学电池。 2.理解燃料电池的工作原理。 3.认识研制新型电池的重要性。
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一、干电池 电池,放电后不能再充电 放电后不能再充电。 干电池是 一次性 电池 放电后不能再充电。
电池类型 负极 正极 电解质
锌锰电池 锌外壳 碱性锌锰电池 锌外壳 石墨棒 石墨棒
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2MnO2+Zn+2NH4+＝Mn2O3+Zn2++2NH3+H2O
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二、碱性干电池（一次性电池） 碱性干电池（一次性电池） 负极：Zn负极：Zn-2e-+2OH-＝Zn(OH)2 正极： 2MnO2+2H2O+2e-＝2MnO(OH)+2OH正极： 失2e0 +4 +3 +2
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电极反应式、原电池反应式的书写 一、干电池（一次性电池） 干电池（一次性电池） 负极：Zn负极：Zn-2e-＝Zn2+ 正极： 正极：2MnO2+2NH4++2e-＝Mn2O3+Zn2++H2O 总反应： 总反应：
+4 0
总反应： 总反应：Zn+2MnO2+2H2O＝2MnO(OH)+Zn(OH)2 得2 ×e 返回目录
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三、铅蓄电池（二次电池） 铅蓄电池（二次电池）
铅蓄电池电极反应： 铅蓄电池电极反应： 负极： 负极：Pb -2e- +SO42-＝PbSO4 正极： 正极：PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O
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3.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示 3.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源, 银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源 为 2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O
此电池放电时,负极上发生反应的物质是( 此电池放电时,负极上发生反应的物质是( A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
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在科技高速发展的今天,尤其是信息技术的发展, 在科技高速发展的今天,尤其是信息技术的发展,电子器 械和各种便携设备日益普及,电池在生产生活中的地位和作 械和各种便携设备日益普及, 用与日俱增,其使用量亦随之大幅度上升。 用与日俱增,其使用量亦随之大幅度上升。 以干电池为例,目前全世界的年总产量为250亿只, 250亿只 以干电池为例,目前全世界的年总产量为250亿只,我国 是世界电池第一生产大国, 是世界电池第一生产大国,占全世界电池总产量的二分之一 左右。据统计,1998年我国电池年总产量已达140亿只。 ,1998年我国电池年总产量已达140亿只 左右。据统计,1998年我国电池年总产量已达140亿只。 电池在制造过程中耗用了大量的金属,如Zn、Mn、Cu、 电池在制造过程中耗用了大量的金属, Zn、Mn、Cu、 Pb、Cd、Hg、Ni等 Pb、Cd、Hg、Ni等。 由于资源紧张和治理环境的需要, 由于资源紧张和治理环境的需要,世界各国都对废电池 的回收利用予以高度重视,废电池的管理刻不容缓, 的回收利用予以高度重视,废电池的管理刻不容缓,如何使废 电池资源化和无害化已迫在眉睫。 电池资源化和无害化已迫在眉睫。
（4）燃料电池中作电解质溶液的物质往往参与电极反 特别注意: 应，特别注意: ①用KOH作电解质（不能出现H+） KOH作电解质（不能出现H 作电解质 负极反应： 负极反应：2H2-4e-+4OH-＝4H2O 正极反应： 正极反应：O2+4e-+2H2O＝4OH作电解质（不能出现OH ②用稀H2SO4作电解质（不能出现OH-） 用稀H 负极反应： 负极反应：2H2-4e-＝4H+ 正极反应： 正极反应：O2+4e--4H+＝2H2O
D
)
指津:电池放电过程即为原电池工作原理,负极发生氧化反应( 指津:电池放电过程即为原电池工作原理,负极发生氧化反应(即所 含元素化合价升高的物质), ),故选 含元素化合价升高的物质),故选 D。
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【例题】 氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上, 其反应原理示意图如 图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是( A.该电池工作时电能转化为化学能 B.该电池中电极 a 是正极 C.外电路中电子由电极 b 通过导线流向电极 a D.该电池的总反应: 2+O2 2H 2H2O
电池类型 负极 正极 电解质
铅蓄电池 镍镉电池 锂离子电池
Pb Cd Li
PbO2 NiO(OH)
H2SO4 KOH
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三、燃料电池
1.原理 1.原理 利用原电池的工作原理将氧化还原反应所放出的能量直 利用原电池的工作原理将氧化还原反应所放出的能量直 氧化还原 接转化为电能。 接转化为电能。 电能 2.与其他电池的区别 2.与其他电池的区别 反应物不是储存在电池内部,而是由外设装备提供燃料和 反应物不是储存在电池内部,而是由外设装备提供燃料和 燃料 氧化剂等。 氧化剂等。 3.转化率 3.转化率 燃料电池是一种高效、 其能量转化 燃料电池是一种高效、 高效 环境友好的发电装置。 环境友好的发电装置。 85%~90%。 率理论上可高达 85%~90%。
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1.下列化学电池不易造成环境污染的是( 1.下列化学电池不易造成环境污染的是( 下列化学电池不易造成环境污染的是 A.氢氧燃料电池 B.锌锰电池 A.氢氧燃料电池 B.锌锰电池 C.镍镉电池 D.铅蓄电池 C.镍镉电池 D.铅蓄电池
A
)
指津:燃料电池是一种高效、环境友好的电池,特别是氢氧燃料电池 指津:燃料电池是一种高效、环境友好的电池, 产物只有水,对环境无任何污染。 产物只有水,对环境无任何污染。
正极： 正极：O2+2H2O+4e-＝4OH注意： 注意： 详见《优化探究》 详见《优化探究》P40 要点二“电极反应、 要点二“电极反应、原电 池反应式的书写” 池反应式的书写”。
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总反应：2H2+O2＝2H2O 总反应：
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讨论思考： 优化探究》 讨论思考：《优化探究》p40要点二 要点二
B
指津:随着生产的发展和人们生活水平的提高, 指津:随着生产的发展和人们生活水平的提高,环境污染和环保问题已 越来越受到人们重视。废旧电池中含有汞、 铅等多种重金属离子, 越来越受到人们重视。废旧电池中含有汞、镉、铅等多种重金属离子, 极易对环境造成污染。 极易对环境造成污染。