2023學(xué)年完整公開課版化學(xué)電源

化學(xué)電源康杰中學(xué)牛乾太2018.11.27

學(xué)與問日常生活和學(xué)習(xí)中，你用過哪些電池？你知道電池的其他用途嗎？筆記本電腦專用電池鉛蓄電池形形色色的電池干電池?cái)z像機(jī)專用電池紐扣電池小型甲醇燃料電池1.你知道化學(xué)電池的發(fā)展史嗎？2.你了解化學(xué)電池的分類嗎？3.你能說出各類化學(xué)電池的構(gòu)造和原理嗎？4.如何判斷一種電池的優(yōu)劣是否適合某種需要？思考與交流自主學(xué)習(xí)后，結(jié)合實(shí)際思考下列問題發(fā)展中的化學(xué)電源1800年，意大利科學(xué)家伏打研制了第一種電池——伏打電池。1836年，丹尼爾根據(jù)伏打電池發(fā)明了世界上第一個(gè)實(shí)用電池。1859年，人們研制了有一定續(xù)航能力的鉛酸蓄電池。1887年，研制了鋅錳干電池，使電池變得小巧且便于攜帶。1899年

，發(fā)明了鎳鎘電池。

1970年，

一次鋰電池實(shí)用化。

1991年

，可充電鋰離子電池商業(yè)化生產(chǎn)。

1999年，開始開發(fā)低成本長(zhǎng)壽命的銀鋅充電電池。2000年，甲烷燃料電池、熔鹽燃料電池和氫氧燃料電池在我國(guó)成功推廣應(yīng)用。展示與交流:思考與交流：

1800年研制的伏打電池有什么缺陷？思考與交流：1836年發(fā)明的丹尼爾電池有什么缺陷？一、一次電池鋅筒石墨棒MnO2糊普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl糊(干電池)負(fù)極（Zn）：正極

(MnO2）：電池反應(yīng)：Zn–2e-=Zn2+Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O2NH4++2e-=2NH3+H2H2+2MnO2=Mn2O3+H2O思考與交流：1887年研制的普通鋅錳電池有什么缺陷？普通鋅錳電池1、普通鋅-錳干電池2、堿性鋅-錳干電池鋅筒石墨棒鋅粉和KOH的混合物

MnO2電池反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2負(fù)極：正極：思考：1914年發(fā)明的堿性鋅-錳干電池相對(duì)普通鋅錳電池，此電池有何優(yōu)點(diǎn)。堿性鋅錳電池

Zn+2OH--2e-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-【鋰電池】鋰亞硫酰氯電池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S負(fù)極：

；正極：

。8Li-8e-=8Li+3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S思考與交流：一次電池在使用時(shí)有何缺陷？二、二次電池正極材料是PbO2，負(fù)極材料是海綿狀的金屬Pb，兩極浸在H2SO4溶液中。放電過程總反應(yīng)：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)正極：負(fù)極：①放電過程鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的逆過程思考：1859年

發(fā)明的鉛蓄電池有何優(yōu)、缺點(diǎn)？Ｐｂ(s）＋ＳＯ42－(aq)－2e－＝ＰｂＳＯ4

（s）ＰｂＯ2（s）

＋4Ｈ＋(aq)＋ＳＯ42－(aq)＋2e－＝ＰｂＳＯ4（s）

＋2Ｈ2Ｏ（l）

【資料】鎳鎘（Ni-Cd）可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用．已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進(jìn)行：

Cd+2NiOOH+2H2O

Cd（OH）2+2Ni（OH）2

Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2正極：負(fù)極：2NiOOH

+

2e-+2H2O===2Ni(OH)2+2OH-思考與交流：1899年發(fā)明的鎳鎘電池有什么缺陷？【資料】銀-鋅蓄電池廣泛用作各種電子儀器的電源，正極殼填充Ag2O和石墨，負(fù)極蓋填充鋅汞合金，電解質(zhì)溶液KOH。Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2

充電放電負(fù)極：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2

正極：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-【資料】2013年3月我國(guó)科學(xué)家報(bào)道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。已知充、放電時(shí)電池總反應(yīng)為：xLi+Li1-xMn2O4

LiMn2O4

正極：負(fù)極：xLi-xe-═xLi+xLi++Li1-xMn2O4+xe-═LiMn2O4大家一起來認(rèn)識(shí)“廢電池污

染”﹗干電池水銀電池鉛蓄電池鎳鎘電池鉛、硫酸污染

鎘污染、骨疼病汞污染、水俁病鋅、錳污染

減少污染節(jié)約資源廢電池的回收價(jià)值

廢電池中人體有害的重金屬又是較為稀缺的工業(yè)原料。據(jù)環(huán)保專家介紹，廢舊電池中95%的物質(zhì)均可回收，尤其重金屬的回收價(jià)值很高。在廢舊電池中每回收1000g金屬，就有82g汞、88g鎘。回收處理廢舊電池不僅解決了環(huán)境污染的問題，而且也實(shí)現(xiàn)了資源的回收再利用。因此，對(duì)于廢電池的最佳處理方法是再生利用，變廢為寶。

許多國(guó)家都很重視廢舊電池的回收，如德國(guó)的很多商店要求顧客在購(gòu)買電池時(shí)，同時(shí)要把廢舊電池交回商店；日本的分類垃圾箱里有一種專門放廢舊電池的黃色垃圾箱，垃圾箱的投入口有三個(gè)，分別標(biāo)有普通電池、紐扣電池和其他電池。

三、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(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。（氫氣、烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池……）

如果改用CH4形成燃料電池，KOH溶液作電解質(zhì)溶液，分別寫出正負(fù)極電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式電極反應(yīng):

負(fù)極_________________________

正極_________________________總反應(yīng)：________________________CH4+10OH—-8e－=CO32－+7H2O甲烷燃料電池2O2+4H2O+8e－=8OH－

CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O

思考：若換成硫酸電解質(zhì)呢？負(fù)極_________________________

正極_________________________總反應(yīng)：________________________CH4+2H2O-8e－=CO2+8H+2O2+8H+

+8e－=

4H2OCH4+2O2=CO2+2H2O

一氧化碳熔鹽燃料電池一氧化碳為燃料作燃料電池，電池的正極通入氧氣和二氧化碳，負(fù)極通入一氧化碳，電解質(zhì)是熔融碳酸鹽，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為：正極反應(yīng)式為：電池總反應(yīng)：2CO-4e-+2CO32-=4CO2O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO2酸性電解質(zhì)：負(fù)極：正極：

氫氧燃料電池電池反應(yīng)：堿性電解質(zhì)：正極：負(fù)極：O2+4H++4e-=2H2OH2-2e-=2H+

H2+2OH--