高中化学选修化学电源ppt省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第二节第二节 化学电源化学电源第第1页页 形形色色电池形形色色电池 A A CuZn 稀稀H H2 2SOSO4 4KOH溶液溶液 CH4 O2 2 H2Oa极极 b极极第第2页页用途广泛电池用途广泛电池用于汽车铅蓄电池和燃料电池用于汽车铅蓄电池和燃料电池第第3页页用途广泛电池用于用于“神六神六”太阳能电池太阳能电池笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池手机专用电池手机专用电池摄像机专用电池摄像机专用电池各式各样纽扣电池各式各样纽扣电池第第4页页阅读课文阅读课文P73页并回答系列问题：页并回答系列问题：1 1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？、化学电池与其它能源相比有哪些优点？2 2、判断电池优劣标准主要是什么？、判断电池优劣标准主要是什么？3 3、当前化学电池主要分哪几大类？、当前化学电池主要分哪几大类？能量转换效率高、供能稳定可靠、使用方能量转换效率高、供能稳定可靠、使用方便、易于维护、并可在各种环境下工作便、易于维护、并可在各种环境下工作单位质量或单位体积所能输出电能多少，即单位质量或单位体积所能输出电能多少，即比能量大小比能量大小；输出功率大小即；输出功率大小即比功率大小比功率大小以以及电池存放时间长短及电池存放时间长短第第5页页化学电池化学电池一次电池一次电池二次电池二次电池燃料电池燃料电池碱性锌锰电池碱性锌锰电池铅蓄电池铅蓄电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池锂离子电池锂离子电池锌银蓄电池锌银蓄电池普通干电池普通干电池锌银纽扣电池锌银纽扣电池第第6页页一、一次电池一、一次电池锌锰电池、锌锰电池、锌银电池、锂电池锌银电池、锂电池1、正负极材料、正负极材料碱性锌锰电池碱性锌锰电池正极：正极：MnO2负极：负极：Zn2、工作机制、工作机制负极：负极：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2正极：正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-氢氧化氧锰氢氧化氧锰碱性锌锰电池结构示意图碱性锌锰电池结构示意图 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应电解质：电解质：KOH第第7页页总反应：总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOHZn(OH)23、优缺点简析、优缺点简析缺点：缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：优点：比能量和储存时间有所提升，适合用于大电流比能量和储存时间有所提升，适合用于大电流 和连续放电和连续放电其它一次电池其它一次电池锌银电池、锂电池锌银电池、锂电池第第8页页锌银电池（纽扣电池）锌银电池（纽扣电池）正极：正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH负极：负极：Zn+2OH 2e-=Zn(OH)2总反应：总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag第第9页页二、二次电池二、二次电池铅蓄电池、铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池铅蓄电池铅蓄电池1、正负极材料、正负极材料正极：正极：PbO2负极：负极：Pb2、工作机制、工作机制电解质：电解质：H2SO4溶液溶液铅蓄电池为经典可充电电池，其电极反应分铅蓄电池为经典可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程为放电和充电两个过程第第10页页放电过程总反应：放电过程总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)正极：正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=2PbSO4(s)+2H2O(l)氧化反应氧化反应 还原反应还原反应负极：负极：放电过程放电过程铅蓄电池充电反应则是上述反应铅蓄电池充电反应则是上述反应逆过程逆过程第第11页页2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充电过程充电过程PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)还原反应还原反应阴极：阴极：阳极：阳极：2PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+H+(aq)+SO42-(aq)氧化反应氧化反应接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极充电过程总反应：充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)铅蓄电池充放电过程：铅蓄电池充放电过程：放电放电充电充电第第12页页3、优缺点简析、优缺点简析缺点：缺点：比能量低、粗笨、废弃电池污染环境比能量低、粗笨、废弃电池污染环境优点：优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉价格低廉其它二次电池其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池离子蓄电池第第13页页碱碱性性电电池池含含有有容容量量大大、放放电电电电流流大大特特点点，因因而而得得到到广广泛泛应应用用。锌锌锰锰碱碱性性电电池池以以氢氢氧氧化化钾钾溶溶液液为为电电解解液液，电流总反应式为：电流总反应式为：Zn s 2MnO2 s H2O l Zn OH 2 s Mn2O3 s 以下说法错误是以下说法错误是A 电池工作时，锌失去电子电池工作时，锌失去电子B 电池工作时，电子由正极经过外电路流向负极电池工作时，电子由正极经过外电路流向负极D 外电路中每经过外电路中每经过0 2 mol电子，锌质量理论上电子，锌质量理论上减小减小6 5 g 第第14页页三、燃料电池三、燃料电池氢氧燃料电池，氢氧燃料电池，烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池电池酸性氢氧燃料电池酸性氢氧燃料电池1、正负极材料、正负极材料正极室：通氧气正极室：通氧气负极室：通氢气负极室：通氢气电解质：电解质：H2SO4溶液溶液（氧化剂）（氧化剂）（燃料）（燃料）使用铂电极使用铂电极第第15页页2、工作机制、工作机制2H2-4e-=2H+负极：负极：正极：正极：O2+4H+4e-=2H2O总反应：总反应：2H2+O2=2H2O3、优缺点简析、优缺点简析缺点：缺点：体积较大、从属设备较多体积较大、从属设备较多优点：优点：能量转换率高、清洁、对环境友好能量转换率高、清洁、对环境友好其它燃料电池其它燃料电池第第16页页书写电极反应式应注意以下几点：书写电极反应式应注意以下几点：1 1电极反应是一个离子反应，遵照书写离电极反应是一个离子反应，遵照书写离子反应全部规则（如子反应全部规则（如“拆拆”、“平平”）；）；3 3负极失电子所得氧化产物和正极得电子负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液酸碱性相关（如所得还原产物，与溶液酸碱性相关（如4价价C在在酸性溶液中酸性溶液中以以CO2形式存在，在形式存在，在碱性碱性溶液中溶液中以以CO32形式存在）；形式存在）；2 2将两极反应电子得失数配平后，相加得将两极反应电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；一极反应；第第17页页4 4溶液中不存在溶液中不存在O2：在酸性溶液中它与：在酸性溶液中它与H结合成结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与、在碱性或中性溶液中它与水结合成水结合成OH；第第18页页练习、氢气是燃料电池最简单燃料，即使使练习、氢气是燃料电池最简单燃料，即使使用方便，却受到价格和起源限制。惯用燃料用方便，却受到价格和起源限制。惯用燃料往往是一些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。往往是一些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所组成甲烷燃请写出将图中氢气换成甲烷时所组成甲烷燃料电池中料电池中a a极电极反应式：极电极反应式：，此时电池内总反应式此时电池内总反应式 ：。KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH-8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O第第19页页课堂练习课堂练习P78 习题习题1、2、3小结：化学电源化学电源1、一次电池、一次电池2、二次电池、二次电池3、燃料电池、燃料电池锌锰干电池锌锰干电池铅蓄电池铅蓄电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池掌握每一类经典掌握每一类经典电池正负极、电池正负极、电极反应；电极反应；了解了解每一类电池优每一类电池优缺点；对其它电缺点；对其它电池有初步认识池有初步认识第第20页页减减 少少 污污 染染节节 约约 资资 源源第第21页页