發(fā)展中的化學電源精品(公開課用)

1、化學能與電能（二）化學能與電能（二）原電池原電池發(fā)生發(fā)生失失電子電子的的氧化反應氧化反應發(fā)生發(fā)生得得電子電子的的還原反應還原反應1.在右圖所示的裝置中，在右圖所示的裝置中，a的金屬性比氫要強，的金屬性比氫要強，b為碳棒，為碳棒，關(guān)于此裝置的各種敘述不正確的是關(guān)于此裝置的各種敘述不正確的是( ) A. 碳棒上有氣體放出，碳棒上有氣體放出， 溶液的溶液的pH增大增大 B. a是正極，是正極，b是負極是負極 C. 導線中有電子流動，導線中有電子流動， 電子從電子從a極流到極流到b極極 D. a極上發(fā)生了氧化反應極上發(fā)生了氧化反應B【學習目標學習目標】1.了解生活中常用的化學電源和新型化學電池；了解生

2、活中常用的化學電源和新型化學電池；2. 從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)【學習重點學習重點】 【學習難點學習難點】通過對常用化學電源和新型化學電池原理的了解，通過對常用化學電源和新型化學電池原理的了解，進一步鞏固原電池原理。進一步鞏固原電池原理。1 1、干電池、干電池 干電池是一種伏打電池干電池是一種伏打電池,利用利用某種吸收劑某種吸收劑(如木屑或明膠如木屑或明膠)使內(nèi)含物成為不會外溢的糊使內(nèi)含物成為不會外溢的糊狀。常用作手電筒照明、收狀。常用作手電筒照明、收音機等的電源。音機等的電源。酸性鋅錳干電池是酸性鋅錳干電池是最早最早進入市場的實用電池進

3、入市場的實用電池（1）普通鋅錳干電池普通鋅錳干電池優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。缺點：放電時間短，電壓下降快。缺點：放電時間短，電壓下降快。（2）堿性干電池）堿性干電池 堿性電池堿性電池是個人是個人音響音響、照相機照相機等地首選等地首選電源電源。堿性電池堿性電池 電解液電解液:酸性酸性 NH4Cl堿性堿性KOH（離子導電性更好）（離子導電性更好）負極：鋅片負極：鋅片鋅粉（反應面積成鋅粉（反應面積成倍增長，使放電電流大幅度提高）倍增長，使放電電流大幅度提高）優(yōu)點：優(yōu)點：比能量和儲存時間有比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連所提高，適用于大電流和連續(xù)放電續(xù)放電二、發(fā)展中

4、的化學電源二、發(fā)展中的化學電源 課本課本P39P39、 設(shè)計設(shè)計P43P43使用壽命短，易泄漏使用壽命短，易泄漏使用壽命長，不易泄漏使用壽命長，不易泄漏放電之后不能充電放電之后不能充電內(nèi)部的氧化還原反應是內(nèi)部的氧化還原反應是不可逆不可逆的的2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O2MnO2 + 2H2O + 2 e- = 2MnO（OH） + 2OH負極：負極：正極：正極：Zn 2e- = Zn2+2NH4+ + 2e- = 2NH3 + H2總反應：總反應：Zn+2NH4+ =Zn2+ 2NH3 + H2 鋅-錳干電池在使用過程中，鋅會逐漸溶解，鋅外殼變薄，最后內(nèi)部的糊狀電

5、解質(zhì)泄露出來，對電器腐蝕。 為了防止泄露，在外殼套上金屬筒或塑料筒，制成防漏電池。P42【思考與交流思考與交流】為什么鋅錳干電池放置過久會失效？為什么鋅錳干電池放置過久會失效？ 為了延長電池壽命和提高其性能，人們將電池為了延長電池壽命和提高其性能，人們將電池內(nèi)的電解質(zhì)內(nèi)的電解質(zhì) 換成濕的換成濕的 ，制成，制成了了 電池。電池。NH4ClKOH堿性鋅錳堿性鋅錳負極：負極：Zn +OH- 2e- = Zn(OH)22下列有關(guān)電池敘述正確的是下列有關(guān)電池敘述正確的是A水果電池是高效環(huán)保的家用電池水果電池是高效環(huán)保的家用電池 B鋅錳干電池是一種常用的二次電池鋅錳干電池是一種常用的二次電池C鋅錳干電池碳

6、棒是負極，鋅片是正極鋅錳干電池碳棒是負極，鋅片是正極D鋅錳干電池工作一段時間后鋅外殼逐漸變薄鋅錳干電池工作一段時間后鋅外殼逐漸變薄D3.現(xiàn)在各類堿性電池已經(jīng)占有了越來越多的市場份現(xiàn)在各類堿性電池已經(jīng)占有了越來越多的市場份額，這類電池廣泛地應用于各種小型用電器額，這類電池廣泛地應用于各種小型用電器(如如照相機照相機.收音機等收音機等)中。有一種新型的鋅錳電池就中。有一種新型的鋅錳電池就是這種堿性電池，它是在傳統(tǒng)鋅錳電池的基礎(chǔ)上是這種堿性電池，它是在傳統(tǒng)鋅錳電池的基礎(chǔ)上改進的。下列對于堿性鋅錳電池的敘述中正確的改進的。下列對于堿性鋅錳電池的敘述中正確的是是( )A.由于堿性物質(zhì)的存在，這種電池的缺

7、點是容易由于堿性物質(zhì)的存在，這種電池的缺點是容易漏液失效漏液失效B.這種電池較傳統(tǒng)鋅錳電池使用壽命長這種電池較傳統(tǒng)鋅錳電池使用壽命長C.這種電池的電解質(zhì)由傳統(tǒng)的這種電池的電解質(zhì)由傳統(tǒng)的KOH改進為改進為NH4ClD.這種電池的電解質(zhì)由傳統(tǒng)的這種電池的電解質(zhì)由傳統(tǒng)的NH4Cl 改進為改進為KOHBD4.日常所用干電池其電極分別為碳棒和鋅皮，以糊狀日常所用干電池其電極分別為碳棒和鋅皮，以糊狀NH4Cl和和ZnCl2作電解質(zhì)作電解質(zhì)(其中加入其中加入MnO2氧化吸收氧化吸收H2)，電極反應可簡化為：電極反應可簡化為：Zn2-Zn2+；2NH4+2e-2 NH3H2 (NH3再用于結(jié)合再用于結(jié)合Zn2

8、+。)根據(jù)上述敘述判斷下列說法中正確的是根據(jù)上述敘述判斷下列說法中正確的是( )A、Zn為正極，碳為負極 B、Zn為負極，碳為正極C、工作時電子由碳極經(jīng)外電路流向Zn極 D、電池工作時正極發(fā)生氧化反應 B2 2、充電電池、充電電池手機專用電池手機專用電池攝像機專用電池攝像機專用電池筆記本電腦專用電池筆記本電腦專用電池化學能化學能放電放電充電充電電能電能用途：用途：目前汽車上使用的電瓶大多仍是鉛蓄電池，它還目前汽車上使用的電瓶大多仍是鉛蓄電池，它還廣泛用于國防、生產(chǎn)、生活等領(lǐng)域。廣泛用于國防、生產(chǎn)、生活等領(lǐng)域。（1）鉛蓄電池）鉛蓄電池特點：特點：鉛蓄電池的電壓穩(wěn)定，使用方便安全可靠，可再鉛蓄電池

9、的電壓穩(wěn)定，使用方便安全可靠，可再次充電使用。次充電使用。鉛蓄電池負極？正極？總反應：電解質(zhì)？電解質(zhì)？可充電，比干電池使用可充電，比干電池使用壽命長；但體積大，有污染壽命長；但體積大，有污染汽車上使用的電瓶等汽車上使用的電瓶等放電時放電時:正極材料是正極材料是 負極材料是負極材料是 ，電解質(zhì)是電解質(zhì)是 。PbO2PbH2SO4負極：負極：正極：正極：總反應：總反應：CdNiO(OH)KOH具有殘留性記憶，可重復使用具有殘留性記憶，可重復使用500次以上，體積??；次以上，體積??；但但鎘有致癌作用鎘有致癌作用,如不回收，會產(chǎn)生嚴重污染如不回收，會產(chǎn)生嚴重污染廣泛用于收錄機、無線對講機、電子閃光燈、

10、廣泛用于收錄機、無線對講機、電子閃光燈、電動剃須刀等電動剃須刀等鎳鎳鎘鎘電電池池鎘有致癌作用，有被鎘有致癌作用，有被鎳氫電池鎳氫電池取代的趨勢。取代的趨勢。鋰離子電池鋰離子電池特點：高能電池，電壓高，質(zhì)量輕，貯存時間長等。特點：高能電池，電壓高，質(zhì)量輕，貯存時間長等。用途：用途：筆記本電腦專用電池筆記本電腦專用電池 鋰電池（有機溶劑電解液）負極：2Li-2e=2Li+正極：I2+2e=2I總反應：2Li+I2=2LiI 跟相同質(zhì)量的其它金屬作負極相比，使用壽命延長，高能、質(zhì)輕、電壓高、工作效率高、儲存壽命長。 電池中含有大量的電池中含有大量的重金重金屬屬如鋅、鉛、鎘、汞、錳等。如鋅、鉛、鎘、汞

11、、錳等。據(jù)專家測試，一節(jié)紐扣電池據(jù)專家測試，一節(jié)紐扣電池能污染能污染6060萬升水；一節(jié)一號萬升水；一節(jié)一號電池爛在地里，能使一平方電池爛在地里，能使一平方米的土地失去利用價值。若米的土地失去利用價值。若將廢舊電池混入生活垃圾一將廢舊電池混入生活垃圾一起填埋，滲出的重金屬物質(zhì)起填埋，滲出的重金屬物質(zhì)就會滲透土壤、污染地下水，就會滲透土壤、污染地下水，進而進入魚類、農(nóng)作物等，進而進入魚類、農(nóng)作物等，破壞人類的生存環(huán)境，間接破壞人類的生存環(huán)境，間接威脅到人類的健康，有的還威脅到人類的健康，有的還能致癌。所以我們不要亂扔能致癌。所以我們不要亂扔電池，要及時回收。電池，要及時回收。 廢舊電池的回收利用

12、廢舊電池的回收利用5.下列電池中不屬于二次電池的是下列電池中不屬于二次電池的是( )A.堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池 B.鉛蓄電池鉛蓄電池 C.鎳鎘電池鎳鎘電池 D.鋰離子電池鋰離子電池6.隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進行隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是( ) A.利用電池外殼的金屬材料利用電池外殼的金屬材料B.防止電池中汞防止電池中汞.鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染源的污染C.不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 D.回收其中石

13、墨電極回收其中石墨電極BA7.據(jù)報道，鋅電池可能取代目前廣泛應用的鉛蓄電池，據(jù)報道，鋅電池可能取代目前廣泛應用的鉛蓄電池，因為鋅電池容量更大，而且沒有鉛污染。其電池反因為鋅電池容量更大，而且沒有鉛污染。其電池反應為：應為：2Zn+O22ZnO，原料為鋅粒，原料為鋅粒.電解質(zhì)和空氣，電解質(zhì)和空氣，則下列敘述正確的是則下列敘述正確的是( ) A.鋅為正極，空氣進入負極反應鋅為正極，空氣進入負極反應 B.負極反應為負極反應為Zn2e-Zn2+ C.正極發(fā)生氧化反應正極發(fā)生氧化反應 D.電解液肯定不是強酸電解液肯定不是強酸BD8.鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受鋰電池是一代新型高能電池

14、，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池，某種鋰電到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池，某種鋰電池的總反應為池的總反應為Li + MnO2=LiMnO2,下列說法正確的是下列說法正確的是（ ） A、 Li是正極，電極反應為是正極，電極反應為Li e- = Li+ B、 Li是負極，電極反應為是負極，電極反應為Li e- = Li+ C、 Li是負極，電極反應為是負極，電極反應為MnO2 + e- = MnO2 D、 Li是負極，電極反應為是負極，電極反應為Li 2e- = Li2+3 3、燃料電池、燃料電池高效、環(huán)境友好的化學電池高效、環(huán)境友好的化學電池它的電極材料一般

15、為活性電極，具有很強的催化活性，如它的電極材料一般為活性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極，鉑電極，活性炭電極活性炭電極等。等。(例如：例如：H2和和O2的燃料電池，的燃料電池，CH4和和O2的燃料電池的燃料電池)燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學能直接轉(zhuǎn)換成電燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學電池。能的化學電池。小型高性能燃料小型高性能燃料電池電池 氫氧燃料電池工作原理：氫氧燃料電池工作原理：總反應：2H2 + O2 =2H2 O通入的氣體在電極表面放電，電池只是作為一個反應器。通入的氣體在電極表面放電，電池只是作為一個反應器。與其它電池區(qū)別：反應物不是儲存

16、在電池內(nèi)。與其它電池區(qū)別：反應物不是儲存在電池內(nèi)。用途：氫氧燃料電池目前已應用于航天、軍事通訊、氫氧燃料電池目前已應用于航天、軍事通訊、電視中繼站等領(lǐng)域電視中繼站等領(lǐng)域 燃料電池負極H2： H2-2e- =2H+ 正極O2：O O2+2+2H2O +4e- =4OH- 總反應：總反應： O2+2H2 =2H2 O介質(zhì)介質(zhì)電池反應：電池反應： 2H2 + = 2H2O 酸性酸性（H2SO4）負極負極正極正極中性中性負極負極 正極正極堿性堿性（KOH）（記這個記這個）負極負極正極正極2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-2H2 - 4e- = 4H+ O2 +

17、 4e- + 4H+ = 4H2O2H2 - 4e- +4OH- = 4H2O O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-一定要會判斷：酸性有一定要會判斷：酸性有H+ (肯定沒肯定沒OH- ）；）； 堿性有堿性有OH- (肯定沒肯定沒 H+ ）甲烷氧氣燃料電池甲烷氧氣燃料電池該電池用鉑片插入該電池用鉑片插入KOH溶液中作電極，在兩極溶液中作電極，在兩極上分別通甲烷和氧氣上分別通甲烷和氧氣 負極：負極： 正極：正極：放電總反應式：放電總反應式：CH4+10OH8e=CO32+7H2O2O2+4H2O+8e= 8OHCH4+ 2O2+2KOH =K2CO3 +3H2O9下列化學電池不易造成環(huán)境污

18、染的是下列化學電池不易造成環(huán)境污染的是 A氫氧燃料電池氫氧燃料電池 B鋅錳電池鋅錳電池 C鎳鎘電池鎳鎘電池 D鉛蓄電池鉛蓄電池A10.阿波羅宇宙飛船使用的是氫氧燃料電池，其電極反阿波羅宇宙飛船使用的是氫氧燃料電池，其電極反應為：應為： 2H24 OH- 4 H2O4e-， O22 H2O4e- 4 OH-。 在負極上發(fā)生反應的物質(zhì)是在負極上發(fā)生反應的物質(zhì)是 正極發(fā)生的是正極發(fā)生的是 . (填氧化或還原填氧化或還原)反應反應.H2 還原還原KOH溶液溶液H2O2H2Oa b1111：19691969年美國年美國“阿波羅阿波羅1111號號”登登月成功。飛船上使用的氫氧燃料電月成功。飛船上使用的氫氧

19、燃料電池是一種新型的化學電池，其構(gòu)造池是一種新型的化學電池，其構(gòu)造如圖示：兩個電極均由多孔性碳制如圖示：兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。電極表面放電。1 1、a a是是 極，極， b b是是 極極2、外電路電子流向：、外電路電子流向：負負正正 ab12氫氧燃料電池已用于航天飛機。以氫氧燃料電池已用于航天飛機。以30%KOH溶液溶液為電解質(zhì)的這種電池在使用時的電極反應如下：為電解質(zhì)的這種電池在使用時的電極反應如下：2H24OH-4e-=4H2O O22H2O4e-=4OH-下列說法錯誤的是下列說法錯誤的是A氫氣通入正極，氧氣通入負極

20、氫氣通入正極，氧氣通入負極B燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率不能達到燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率不能達到100%C供電時的總反應為：供電時的總反應為：2H2O2 = 2H2OD產(chǎn)物為無污染的水，屬于環(huán)境友好電池產(chǎn)物為無污染的水，屬于環(huán)境友好電池A13（07年廣東）科學家近年來研制出一種新型細菌年廣東）科學家近年來研制出一種新型細菌燃料電池，利用細菌將有機物轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣進燃料電池，利用細菌將有機物轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣進入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負極反應入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負極反應為：為： A . H22OH2H2O2e B. O24H4e2H2O C. H22H2e D. O22H2O4e

21、4OHC（1）鈕扣電池：不銹鋼制成一個由正極殼和負極蓋組成的小圓盒，盒內(nèi)靠正極一端填充由Ag2O和少量石墨組成的正極活性材料，負極蓋一端填充鋅汞合金作負極活性材料，電解質(zhì)溶液為濃KOH溶液，已知電池內(nèi)Zn的氧化產(chǎn)物為ZnO，（2）銀-鋅電池負極：Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O 正極：Ag2O+ H2O +2e- =2Ag+ 2OH- 總反應： Ag2O+ Zn =ZnO+ 2AgAl空氣空氣海水電池海水電池 負極：負極： 正極：正極：放電總反應式：放電總反應式： 4Al 12e = 4Al3+3O2+6H2O+12e= 12OH4Al + 3O2+6H2O= 4Al( OH)31

22、4.已知空氣已知空氣-鋅電池的電極反應為：鋅電池的電極反應為： 鋅片：鋅片：Zn+2OH- -2e- =ZnO+H2O石墨：石墨：O2+2H2O+4e- =4OH- 根據(jù)此判斷，鋅片是根據(jù)此判斷，鋅片是( )。 A.負極，并被氧化負極，并被氧化 B.負極，并被還原負極，并被還原 C.正極，并被氧化正極，并被氧化 D.正極，并被還原正極，并被還原15.銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表示為放電過程可以表示為2Ag+Zn(OH) 2Ag2O+Zn+H2O，在此電池放電時，在此電池放電時，負極上發(fā)生反應的物質(zhì)是負極上發(fā)生反應的物

23、質(zhì)是( ) A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2OD.Zn充電充電放電放電 AD小小結(jié)結(jié)化學能與電能化學能與電能二二.發(fā)展中的化學電源發(fā)展中的化學電源各種各樣的電池空氣電池空氣電池單晶硅太陽能電池單晶硅太陽能電池1.鋅錳干電池(一次性電池)(1)普通鋅錳電池 負極材料是： 正極材料是： 電解質(zhì)是 . (2)堿性鋅錳干電池負極材料是： 正極材料是： 電解質(zhì)是 . 改進后堿性鋅錳電池的優(yōu)點： . 【自主學習自主學習】2.充電電池(二次性電池)(1)鉛蓄電池負極材料是： 正極材料是： 電解質(zhì)是 優(yōu)點：缺點： . (2)鎘鎳電池負極材料是： 正極材料是： 電解質(zhì)是優(yōu)點：缺點： . ()鋰電池鋰亞硫

24、酰氯電池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S負極： ；正極： ?！咀灾鲗W習自主學習】3.氫-氧燃料電池負極通入 正極通入 . 【自主學習自主學習】2、一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁、一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導能傳導O2。下列對該燃料電。下列對該燃料電池說法正確的是池說法正確的是 A電池的總反應是：電池的總反應是：2C4H10+13O28CO2+10H2O B在熔融電解質(zhì)中，在熔融電解質(zhì)中，O2由負極移向正極由負極移向正極 C通入空氣的一極是正極，電極反應為：通入空氣的一極是正極，電極反應為：O2+4e =2 O2 D通入丁烷的通入丁烷的極是正極，電極反應為：極是正極