第二节 化学电源2.doc

第二节 化学电源教学目的:1、了解原电池的工作原理和形成原电池的条件，能够写出电极反应式和电池反应方程式.2、体验化学能与电能相互转化的探究过程，通过实验培养学生观察能力与分析思维能力3、引导学生以问题为中心的学习方法，学会发现问题、解决问题的方法教学重点：进一步了解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式教学难点：原电池的工作原理、电极反应式和电池反应方程式的书写教学过程：引入：在日常生活中，你用过那些电池？你知道这些电池的基本原理吗？电池根据其工作的原理不同可以将其分为三大类：化学电池、太阳能电池、原子能电池。问什么是化学电池？化学电池是将化学能转化为电能的装置它包括一次电池、二次电池和燃料电池几大类。一次电池的活性物质在发生氧化还原反应时消耗到一定程度就不能再用了，如普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池；二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后再充电可以使活性物质再生，这类电池可多次重复使用。一、化学电源 1、化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。思考：电池与其他能源相比，其优点有那些？讲能量转化率高、供能稳定、可以制成各种大小和形状、不同容量和电压的电池或电池组，使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。2、化学电源的优点：（）能量转换效率高，供能稳定可靠。（）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。（）易维护，可在各种环境下工作。问面对许多原电池，我们怎样判断其优劣或适合某种需要？讲看单位质量或单位体积所输出电能的多少，或输出功率大小以及电池储存时间长短。除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多，功率大储存时间长的电池，更实用。 3、原电池的优劣或适合某种需要判断标准：（）比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少（Wh）kg（）比功率：单位质量或单位体积所输出的功率的多少Wkg（3）电池的储存时间的长短二、一次电池讲普通锌锰干电池的简称，在一般手电筒中使用锌锰干电池，是用锌皮制成的锌筒作负极兼做容器，中央插一根碳棒作正极，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液；电池顶端用蜡和火漆封口。在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl 和淀粉糊作电解质，还填有MnO2作去极化剂(吸收正极放出的H2 ，防止产生极化现象，即作去极剂)，淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。1、 碱性锌锰干电池：负极（锌筒）：Zn +2OH2e= Zn（OH）2正极（石墨）：正极：2MnO2+2H2O+2e= 2MnOOH+2OH电池的总反应式为：Zn +2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn（OH）这种电池的电量小，电压为1.5 V1.6 V，在使用中锌皮腐蚀，电压逐渐下降，不能重新充电复原，因而不宜长时间连续使用。而且在放电过程中容易发生气涨或漏液。因此体积更小，性能更好的碱性锌锰干电池则应运而生。电解液由原来的中性变为导电性能更好的碱性离子，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增加，使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。2、银锌电池： 银锌电池负极是Zn，正极是AgO，电解质是KOH溶液。其电极反应式如下：负极：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-银锌电池充电和放电的总化学方程式为：Zn+Ag2O 2Ag+ ZnO银锌电池由于体积小、电压稳定因此广泛应用于电子手表、照相机、计算器等微型电子仪器3、锂电池讲锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其它金属作负极相比较，能在较小的体积和质量下能放出较多的电能，放电时电压十分稳定，贮存时间长，能在216.3344.1K温度范围内工作，使用寿命大大延长。锂电池是一种高能电池，它具有质量轻、电压高、工作效率高和贮存寿命长的优点，因而已用于电脑、照相机、手表、心脏起博器上，以及作为火箭、导弹等的动力资源。8Li3SO2Cl26LiClLi2SO32S三、二次电池讲常见的二次电池有铅蓄电池，可放电又可充电，它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极是海棉状的金属Pb，两极均浸入硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开。1、铅蓄电池负极：Pb-2e-+SO42=PbSO4 正极：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O蓄电池充电和放电的总化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O四、燃料电池讲燃料电池是将燃料化学能直接转化为电能的装置。与一般电池不同的是，其所需的化学燃料并不储存了电池内部，而是从外部供应，便于燃料的补充，从而电池可以长时间甚至不间断地工作。另一方面，燃料电池除了电池本身之外，还需要燃料和氧化剂供应等配套部件与电池堆一起构成一个完整的燃料电池系统。 1、燃料电池（碱性）负极：2H2+4OH2e=4H2O 正极：O2+2H2O+2e=4OH电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O讲该电池的特点是能量转化率高，可达70%以上，且其燃烧的产物为水，因此不污染环境。燃料电池应用前景：由于燃料电池具有能量转换效率高、对环境污染小等优点而受到世界各国的普遍重视。燃料电池是唯一同时兼备无污染、高效率、适用广、无噪声和具有连续工作和积木化的动力装置。预期燃料电池会在国防和民用的电力、汽车、通信等多领域发挥重要作用。注意：书写电极反应式要注意酸碱性环境对产物存在形式的影响。在酸性环境中：氢元素的存在形式有：H+ 、H2O 、H2三种形式，不会出现OH-形式氧元素的存在形式有：H2O 一种形式，不会出现OH- 、O2-两种形式。在碱性环境中：氢元素的存在形式为：OH- 、H2O 、H2三种形式，不会出现H+形式。氧元素的存在形式为：O