化學(xué)選修ⅳ人教新課標(biāo)化學(xué)電源課件（五）

1、1 執(zhí)教者 侯春英 和 您 一 起 走進(jìn) 化學(xué)電源化學(xué)電源 2各式各樣的紐扣電池各式各樣的紐扣電池干電池干電池疊層電池疊層電池鉛蓄電池和燃料電池鉛蓄電池和燃料電池3紐扣電池紐扣電池4燃料電池手機(jī)燃料電池手機(jī)學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：知識(shí)與技能：知識(shí)與技能：1、常識(shí)性介紹日常生活中常用的化學(xué)電源和新型化學(xué)電池；、常識(shí)性介紹日常生活中常用的化學(xué)電源和新型化學(xué)電池；2、認(rèn)識(shí)一次電池、二次電池、燃料電池等幾類(lèi)化學(xué)電池；、認(rèn)識(shí)一次電池、二次電池、燃料電池等幾類(lèi)化學(xué)電池；3、學(xué)習(xí)化學(xué)電池的構(gòu)成，電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。、學(xué)習(xí)化學(xué)電池的構(gòu)成，電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。過(guò)程與方法：過(guò)程與方法： 培養(yǎng)學(xué)生觀察能

2、力和思考問(wèn)題的能力。培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和思考問(wèn)題的能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀：情感態(tài)度與價(jià)值觀： 感悟研制新型電池的重要性以及化學(xué)電源可能會(huì)引起的環(huán)感悟研制新型電池的重要性以及化學(xué)電源可能會(huì)引起的環(huán)境問(wèn)題，境問(wèn)題， 初步形成客觀、正確的能源觀，增強(qiáng)的環(huán)保意識(shí)。初步形成客觀、正確的能源觀，增強(qiáng)的環(huán)保意識(shí)。 重點(diǎn)：重點(diǎn)：化學(xué)電源的反應(yīng)原理、性能及其應(yīng)用；化學(xué)電源的反應(yīng)原理、性能及其應(yīng)用； 氫氧燃料電池電極反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)。氫氧燃料電池電極反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)。難點(diǎn)：難點(diǎn)：化學(xué)電源的反應(yīng)原理?；瘜W(xué)電源的反應(yīng)原理。6小實(shí)驗(yàn)：小實(shí)驗(yàn)：硫酸銅溶液硫酸銅溶液實(shí)驗(yàn)要求：實(shí)驗(yàn)要求：1、把銅片連在白線上，鋅片連在紅線上、把

3、銅片連在白線上，鋅片連在紅線上2、根據(jù)現(xiàn)象回憶：、根據(jù)現(xiàn)象回憶：（1）構(gòu)成原電池的條件是什么；）構(gòu)成原電池的條件是什么；（2）原電池工作時(shí)電子的移動(dòng)方向；）原電池工作時(shí)電子的移動(dòng)方向；（3）電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向；）電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向；（4）正負(fù)極上發(fā)生的分別是什么反應(yīng)）正負(fù)極上發(fā)生的分別是什么反應(yīng).3、觀察本小組電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向和電、觀察本小組電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向和電子移動(dòng)方向的關(guān)系并記錄下來(lái)。子移動(dòng)方向的關(guān)系并記錄下來(lái)。7 G Zn Cu ZnSOZnSO4 4CuSOCuSO4 48正極正極負(fù)極負(fù)極 負(fù)極是負(fù)極是 ，正極是，正極是 ,電解質(zhì)溶液是電解質(zhì)溶液是 。 正極：正極：

4、2MnO2 + 2e-+ 2H2O 2MnOOH + 2OH- 總反應(yīng)總反應(yīng): Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+ Zn(OH)2ZnMnO2 KOH溶液溶液 Zn - 2e- Zn2+電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式：電子從堿性鋅錳干電電子從堿性鋅錳干電池的哪一極流出池的哪一極流出?堿性鋅堿性鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)錳干電池的結(jié)構(gòu)負(fù)極：負(fù)極： Zn - 2e- + 2OH- Zn(OH)2 9 比普通鋅錳干電池比能量和儲(chǔ)存比普通鋅錳干電池比能量和儲(chǔ)存時(shí)間有所提高，適用于大電流和連續(xù)時(shí)間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電。放電。堿性鋅錳干電池性能上的特點(diǎn)：堿性鋅錳干電池性能上的特點(diǎn)：10 化學(xué)電源設(shè)計(jì)：化學(xué)

5、電源設(shè)計(jì)： 利用實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)有利用實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)有Pb板、板、PbO2板、石墨棒、硫板、石墨棒、硫酸溶液、酸溶液、KOH溶液、導(dǎo)線等原料，設(shè)計(jì)一個(gè)化學(xué)溶液、導(dǎo)線等原料，設(shè)計(jì)一個(gè)化學(xué)電源，該電源工作時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：電源，該電源工作時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為： 要求：畫(huà)出你所設(shè)計(jì)的化學(xué)電源工作原理簡(jiǎn)要求：畫(huà)出你所設(shè)計(jì)的化學(xué)電源工作原理簡(jiǎn)圖并描述該化學(xué)電源的工作原理（電子流向、溶圖并描述該化學(xué)電源的工作原理（電子流向、溶液中離子的移動(dòng)方向），你能寫(xiě)出正負(fù)極反應(yīng)式液中離子的移動(dòng)方向），你能寫(xiě)出正負(fù)極反應(yīng)式嗎？嗎？Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O 112PbSO4(s)+2H

6、2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4陰極：陰極：PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- 陽(yáng)極：陽(yáng)極：2PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H+ 2SO42- Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放電放電 充電充電Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O 充電時(shí)：充電時(shí)：放電時(shí)：放電時(shí)：12v鉛蓄電池結(jié)構(gòu)和反應(yīng)原理簡(jiǎn)圖鉛蓄電池結(jié)構(gòu)和反應(yīng)原理簡(jiǎn)圖13 鉛蓄電池鉛蓄電池優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉安全可靠、價(jià)格低廉;比能量低

7、、笨重、廢棄電池污染環(huán)境比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境;缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：14一次電池與二次電池的異同：一次電池與二次電池的異同：化學(xué)電源化學(xué)電源一次電池一次電池二次電池二次電池特特 點(diǎn)點(diǎn)反應(yīng)原反應(yīng)原理理（填寫(xiě)（填寫(xiě)“相同相同” “不相同不相同”）性性 能能實(shí)實(shí) 例例不能重復(fù)使用不能重復(fù)使用可多次重復(fù)使用可多次重復(fù)使用鉛蓄電池鉛蓄電池 鋅銀蓄電池鋅銀蓄電池鎳鎘電池鎳鎘電池 鋰離子電池鋰離子電池普通鋅錳電池普通鋅錳電池 堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池鋅銀紐扣電池鋅銀紐扣電池 性能好，比能量，適性能好，比能量，適用于大電流和連續(xù)性用于大電流和連續(xù)性放電；但不能重復(fù)使放電；但不能重復(fù)使用，資源浪費(fèi)、污染用，資

8、源浪費(fèi)、污染嚴(yán)重。嚴(yán)重。相同相同可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉；但格低廉；但比能量低、笨比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境。重、廢棄電池污染環(huán)境。151、堿性鋅錳電池獲得了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)電池、堿性鋅錳電池獲得了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)電池的電極反應(yīng)，下列判斷正確的是（的電極反應(yīng)，下列判斷正確的是（ ）。）。 A A、ZnZn為負(fù)極，為負(fù)極，MnOMnO2 2為正極；為正極； B B、ZnZn為正極，為正極， MnOMnO2 2為負(fù)極；為負(fù)極； C C、工作時(shí)電子由、工作時(shí)電子由MnOMnO2 2經(jīng)外電路流向經(jīng)外電路流向ZnZn極；極； D

9、 D、ZnZn電極發(fā)生還原反應(yīng)，電極發(fā)生還原反應(yīng)，MnOMnO2 2電極發(fā)生氧電極發(fā)生氧化反應(yīng)。化反應(yīng)。v練一練：練一練：A16 2、鉛蓄電池放電時(shí)，、鉛蓄電池放電時(shí)， PbSOPbSO4 4(s)(s)（ ）。）。 A、在負(fù)極生成；、在負(fù)極生成； B、在正極生成；、在正極生成； C、在兩個(gè)電極上生成；、在兩個(gè)電極上生成； D、在兩個(gè)電極上除去。、在兩個(gè)電極上除去。C17氫氧燃料電池工作原理圖氫氧燃料電池工作原理圖: :18練習(xí)：練習(xí)：航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池具有高能、航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。氫氧燃料電池有酸式和堿式輕便、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。氫氧燃料電池有酸式和

10、堿式兩種，它們放電時(shí)的總反應(yīng)為兩種，它們放電時(shí)的總反應(yīng)為2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O，酸式電，酸式電池中電解質(zhì)是酸，堿式電池的電解質(zhì)是堿，其正極池中電解質(zhì)是酸，堿式電池的電解質(zhì)是堿，其正極反應(yīng)反應(yīng) ，則其負(fù)極反應(yīng)可表示，則其負(fù)極反應(yīng)可表示為為 。 2H2H2 2-4e-4e- -+4OH+4OH- -=4H=4H2 2O O O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -191、燃料電池反應(yīng)的規(guī)律、燃料電池反應(yīng)的規(guī)律: 做負(fù)極，做負(fù)極， 為正極為正極;電極材料一般電極材料一般 （填（填“參加參加”或或“不參加不參加”）化學(xué)）化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)。能

11、量轉(zhuǎn)化率高能量轉(zhuǎn)化率高(超過(guò)超過(guò)80%)，普通的只有，普通的只有30%，有利于節(jié)約能源。有利于節(jié)約能源。2、燃料電池與前幾種電池的差別：、燃料電池與前幾種電池的差別：氧化劑與還原劑在工作時(shí)不斷補(bǔ)充；氧化劑與還原劑在工作時(shí)不斷補(bǔ)充；反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出;原料氣來(lái)源廣泛：燃料可以是氫氣，也可以是甲烷原料氣來(lái)源廣泛：燃料可以是氫氣，也可以是甲烷、甲醇、乙醇、肼、氨氣等可燃性氣體；氧化劑可以、甲醇、乙醇、肼、氨氣等可燃性氣體；氧化劑可以是純氧也可以是空氣中的氧氣。是純氧也可以是空氣中的氧氣。燃料燃料氧氣氧氣不參加不參加電池發(fā)展階段電池發(fā)展階段電池性能電池性能一一次次電電池池次次二二電電池池

12、燃燃料料電電池池?電池的發(fā)展階段簡(jiǎn)圖電池的發(fā)展階段簡(jiǎn)圖21一、假如你要為你的筆記本電腦配置一塊新一、假如你要為你的筆記本電腦配置一塊新電池，你會(huì)主要考慮哪些問(wèn)題？電池，你會(huì)主要考慮哪些問(wèn)題？二、假如你是一位電池研制的工程師，開(kāi)發(fā)二、假如你是一位電池研制的工程師，開(kāi)發(fā)新的化學(xué)電源時(shí)，你會(huì)主要考慮哪些問(wèn)題？新的化學(xué)電源時(shí)，你會(huì)主要考慮哪些問(wèn)題？三、假如你是電池制造業(yè)的一位三、假如你是電池制造業(yè)的一位CEO，在你，在你開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品時(shí)你會(huì)主要考慮哪些問(wèn)題？開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品時(shí)你會(huì)主要考慮哪些問(wèn)題？22 普通干電池中含有鎘和汞兩種有毒重金普通干電池中含有鎘和汞兩種有毒重金屬元素，這兩種元素如果污染了土壤和水源，屬

13、元素，這兩種元素如果污染了土壤和水源，進(jìn)入了人類(lèi)的食物鏈，就會(huì)發(fā)生進(jìn)入了人類(lèi)的食物鏈，就會(huì)發(fā)生水俁病水俁病和和痛痛病痛痛病，這兩種工業(yè)公害病都在日本，這兩種工業(yè)公害病都在日本發(fā)生過(guò)，造成很多人發(fā)生過(guò)，造成很多人死亡死亡。據(jù)科學(xué)計(jì)算，。據(jù)科學(xué)計(jì)算，一節(jié)一節(jié)5號(hào)電池所含的鎘和汞能夠污染一個(gè)人號(hào)電池所含的鎘和汞能夠污染一個(gè)人60年年的全部生活用水。據(jù)報(bào)道，全國(guó)一年的全部生活用水。據(jù)報(bào)道，全國(guó)一年的電池消耗量為的電池消耗量為30億億只，因疏于回收丟失只，因疏于回收丟失的銅的銅749噸噸，鋅，鋅16000噸噸，錳粉，錳粉97000噸。在資源緊缺的今天，為防止悲劇的重演，噸。在資源緊缺的今天，為防止悲劇的

14、重演，我們應(yīng)該把廢舊電池與其他垃圾分開(kāi)，集中我們應(yīng)該把廢舊電池與其他垃圾分開(kāi)，集中回收回收!2324v課課 堂堂 小小 結(jié)：結(jié)：一、一、二、二、25測(cè)一測(cè)：測(cè)一測(cè)：1、下列有關(guān)化學(xué)電源的說(shuō)法不正確的是（、下列有關(guān)化學(xué)電源的說(shuō)法不正確的是（ ）：）：A、手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池；、手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池；B、鋅錳干電池中鋅是負(fù)極；、鋅錳干電池中鋅是負(fù)極；C、甲醇燃料電池可以把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能；、甲醇燃料電池可以把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能；D、鉛蓄電池工作時(shí)，負(fù)極參與反應(yīng)使負(fù)極材料、鉛蓄電池工作時(shí)，負(fù)極參與反應(yīng)使負(fù)極材料質(zhì)量減少。質(zhì)量減少。D26放電放電充電充電2、銀、銀-鋅蓄電池廣泛用

15、作各種電子儀器的電源，鋅蓄電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過(guò)程可以表示為：它的充電和放電過(guò)程可以表示為：2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O此電池放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（此電池放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（ ）A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnD負(fù)極：負(fù)極：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2273 3、下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的、下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是提示，下列敘述不正確的是 ( )( ) A Aa a電極是負(fù)極；電極是負(fù)極； B Bb b電極的電極反應(yīng)為：電極的電極反應(yīng)為：2H2H2 2O+OO+O2 2+4e+