2023學(xué)年完整公開課版化學(xué)電源

4-2化學(xué)電源［學(xué)與問(wèn)］在日常生活和學(xué)習(xí)中，你用過(guò)哪些電池，你知道電池的其它應(yīng)用嗎？電池化學(xué)電池太陽(yáng)能電池原子能電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將放射性同位素自然衰變時(shí)產(chǎn)生的熱能通過(guò)熱能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置用途廣泛的電池用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池化學(xué)電池用途廣泛的電池用于“神六”的太陽(yáng)能電池筆記本電腦專用電池手機(jī)專用電池?cái)z像機(jī)專用電池各式各樣的紐扣電池教學(xué)目標(biāo)1、了解化學(xué)電池的分類及其定義。2、掌握幾種常見電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。１、化學(xué)電池分類電池一次電池二次電池燃料電池定義例子電池中的反應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行一次氧化還原反應(yīng)并放電之后，就不能再次利用．又稱充電電池或蓄電池在放電后經(jīng)充電可使電池中的活性物質(zhì)獲得重生，恢復(fù)工作能力，可多次重復(fù)使用．是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的化學(xué)電源，又稱連續(xù)電池．電池中的電解質(zhì)溶液制成膠體，不流動(dòng)，故稱干電池鉛蓄電池、鋅銀蓄電池、鎳鎘電池、鋰離子電池氫氣、甲醇、天然氣、煤氣與氧氣組成燃料電池。如：普通鋅錳電池、堿性鋅錳電池、鋅銀紐扣電池一、化學(xué)電池小型高性能燃料電池２、化學(xué)電池優(yōu)點(diǎn)（１）能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。（２）可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。（３）易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。３、判斷電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)

（１）比能量［符號(hào)(A·h/kg)，(A·h/L)］指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少（２）比功率[符號(hào)是W/kg，W/L)]指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大?。?）電池的儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)的電池，其質(zhì)量好。二、一次電池普通鋅錳電池堿性電池

鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2

和

H2O等1、干電池負(fù)極正極電池反應(yīng)：氫氧化氧錳（Zn）：Zn–2e-=Zn2+（MnO2和C）：2NH4Cl+2MnO2+2e-=2MnOOH+2NH3+2Cl-2、堿性鋅-錳干電池負(fù)極：正極：電池反應(yīng)：電解質(zhì)：KOH——Zn——MnO2Zn+2OH--2e-

=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-

Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2［思考］該電池的正負(fù)極材料和電解質(zhì)。三、二次電池鉛蓄電池放電時(shí)總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O負(fù)極：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O負(fù)極：正極：電解質(zhì)：H2SO４溶液——Pb——PbO2[閱讀] P761、了解鉛蓄電池充電時(shí)的電極反應(yīng)。2、了解鉛蓄電池優(yōu)缺點(diǎn)。四、燃料電池1、電極反應(yīng)式的書寫：關(guān)鍵要分清溶液的酸堿性！以氫氧燃料電池為例（1）酸性電解質(zhì)：（2）堿性電解質(zhì)負(fù)極:2H2-4e-+4OH-=4H2O正極:O2+2H2O+4e-=4OH-負(fù)極：2H2-4e-=4H+正極：O2+4H++4e-=2H2O總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O[閱讀]P77了解燃料電池的優(yōu)點(diǎn)2、燃料電池的規(guī)律①燃料在負(fù)極上被氧化，助燃劑氧氣在正極被還原②電極材料：一般不參加化學(xué)反應(yīng)，只起傳導(dǎo)電子的作用。③能量轉(zhuǎn)化率高(超過(guò)80%)，普通的只有30%，有利于節(jié)約能源。3、燃料電池與前幾種電池的差別：①氧化劑與還原劑在工作時(shí)不斷補(bǔ)充；②反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出；燃料電池介質(zhì)電池反應(yīng)：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性負(fù)極正極中性負(fù)極

正極堿性負(fù)極正極2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-固體燃料電池介質(zhì)電池反應(yīng)：

2H2+Ｏ２=2H2O

負(fù)極正極負(fù)極

正極2H2-4e-+2O2－=2H2O

O2+4e-=2O2－

2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O化學(xué)電池的組成組成負(fù)極正極電解質(zhì)電子流向反應(yīng)類型

電極材料電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)能導(dǎo)電的物質(zhì)還原性劑氧化劑酸溶液堿溶液鹽溶液或熔融態(tài)小結(jié)流出電子流入電子氧化反應(yīng)還原反應(yīng)課堂總結(jié)1、僅有一個(gè)電極材料參與反應(yīng)的原電池：

負(fù)極：M-xe=Mx+

正極：析氫或吸氧或析出不活潑金屬2、兩個(gè)電極均參與反應(yīng)的原電池

（如蓄電池，紐扣電池）①電極材料：金屬為負(fù)極，金屬化合物為正極．②電子得失均由兩電極本身發(fā)生．③電極反應(yīng)需考慮電解質(zhì)溶液的參與．

3、電極材料本身均不參與反應(yīng)的電池(燃料電池)①兩電極材料均為惰性電極。②負(fù)極－可燃性氣體失電子，正極－助燃性氣體得

電子。③電極反應(yīng)考慮電解質(zhì)溶液．1、在含有H2S氣體的空氣中，銀器表面易變黑（生成了Ag2S），原因是銀發(fā)生了（填析氫或吸氧）腐蝕，其電極反應(yīng)式為：負(fù)極正極，最終在表面生成Ag2S的離子反應(yīng)方程式為為了除去銀器表面Ag2S，可采用如下方法：在一個(gè)鋁制的容器中放入食鹽溶液，將銀器浸入食鹽溶液，使銀器與鋁接觸良好．過(guò)一段時(shí)間，銀器表面變?yōu)殂y白色，并聞到臭雞蛋的氣味，觀察到有少量白色絮狀沉淀生成，請(qǐng)用電極反應(yīng)式和離子方程式表示上述過(guò)程。鞏固練習(xí)Al-3e-=Al3+Ag2S+2e-=2Ag+S2-2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S?2、熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽(yáng)極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣為陰極燃?xì)猓频迷?5℃下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：負(fù)極反應(yīng)式：2CO+2CO32-=4CO2+4e正極反應(yīng)式：總反應(yīng)式：O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO23.鋰電池是一代新型高能電池，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，某種鋰電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)i+MnO2=LiMnO2,下列說(shuō)法正確的是（）A、Li是正極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i－e-=Li+B、Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i－e-=Li+C、Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為MnO2+e-=MnO2–D、Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i－2e-=Li2+B4、1991年我國(guó)首創(chuàng)以鋁、空氣、海水電池為能源的新型海水標(biāo)志燈已經(jīng)研制成功。該燈以海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中氧使鋁不斷氧化產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中數(shù)分鐘就發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高20到50倍。運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)，推測(cè)該新型電池兩極上可能發(fā)生的電極反應(yīng)。負(fù)極正極4Al-12e=4Al3+3O2+6H2O+12e=12OH-不活潑金屬或碳Cu5已知：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2利用這一反應(yīng)，試設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，畫出示意圖，標(biāo)明電極材料名稱，電解質(zhì)溶液，然后填空：正極，電極反應(yīng)負(fù)極，電極反應(yīng)

2Fe3++2e=2Fe2+Cu-2e=Cu2+6、已知：鉛蓄電池充電完畢后，電池中硫酸的密度為

1，放電完畢后，溶液的密度變?yōu)?/p>

2。又鉛蓄電池充電時(shí)的反應(yīng)：2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4法拉第常數(shù)：F=96500C/mol⑴寫出鉛蓄電池使用時(shí)所產(chǎn)生的總反應(yīng)式及兩電極上的半反應(yīng)。⑵已知充放電完畢后，溶液的密度是下列兩個(gè)數(shù)據(jù)：