化学电池课件高一下学期化学人教版

第六章化学反应与能量第一节

化学反应与能量变化课时3化学电池

学习目标1.了解化学电源的分类，掌握各类化学电源的核心工作原理。2.能书写常见化学电源（如干电池、铅蓄电池）的简单电极反应式和总反应方程式。3.认识化学电源在生产生活、科技领域的应用，了解化学电源的优点与局限性，树立合理使用能源、关注环保和能源可持续发展的意识。情景导入原理：理论上任何的氧化还原反应都可以设计成原电池制造多样的化学电源原电池：化学能转化成电能的装置如何设计原电池？情景导入设计思路(1)定反应：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。(2)拆两半：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，

分别作为负极和正极的电极反应

还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；

氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。(3)找材料：电极材料必须导电，负极材料一般选择较活泼的金属材料，

或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料；

电解质溶液一般能与负极反应。(4)画装置：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。设计原电池，以Fe+CuSO4==FeSO4+Cu进行设计，画出原电池示意图，标出正负极和电子移动方向，并写出该电池的正负极电极反应式。情景导入1.书写电极反应式的原则——守恒质量守恒，得失电子守恒，电荷守恒负极（锌片）：Zn－2e-=Zn2+正极（石墨）：2H++2e-=H2↑总反应:Zn+2H+=Zn2++H2↑负极（锌片）：Zn－2e-=Zn2+正极（铜片）：Cu2++2e-=Cu总反应:Zn+Cu2+=Zn2++Cu电极反应式书写2.据总方程式书写电极反应式总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)20+4+3+2⑴列物质标得失正极：找出氧化剂及还原产物：写出“氧化剂＋n

e－＝还原产物”负极：找出还原剂及氧化产物：写出“还原剂－n

e－＝氧化产物”正极：2MnO2+2e-+2H2O2MnO(OH)+2OH-

负极：Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2电极反应式书写2.据总方程式书写电极反应式⑵看环境配守恒⑶两式加验总式

由电荷守恒确定要添加的离子，再据质量守恒，配平其他微粒个数注意开始生成的氧化产物、还原产物在溶液中能否存在正、负析电极反应式相加，与总反应式对照验证复杂电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应电极反应式书写生活中电池无处不在满足生产、生活、科学研究等各方面的需要，极大地方便了我们的生活，也有力地促进了科学的发展利用原电池原理，科学家设计出了许许多多形状各异、用途不同的实用电池情景导入常见的电池如何分类？一次电池二次电池燃料电池一.一次电池1.定义电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，这种电池属于一次电池，又叫干电池随着电池的使用，电池电压逐渐降低，最后失效如锌锰干电池、碱性锌锰干电池、锌银电池（钮扣电池）等一.一次电池2.锌锰干电池Zn—MnO2

—NH4Cl(1)结构锌筒作负极，石墨棒作正极，中间填充MnO2和NH4Cl糊，其中氯化铵为电解质溶液电子由锌筒（负极）流向石墨棒（正极），锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原(2)工作原理负极（锌筒）：Zn–2e-=Zn2+

氧化反应正极（石墨棒）：MnO2得电子还原反应锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原，电池电压逐渐降低，最后失效。3.碱性锌锰干电池(1)结构锌粉取代锌筒，KOH取代NH4Cl为了延长电池寿命和提高其性能，人们将在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池，电池内的电解质NH4Cl糊换成湿的KOH，制成了碱性锌锰电池一.一次电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

(2)工作原理负极：2MnO2+2H2O+2e–=2MnOOH+2OH–

锌粉取代锌筒，KOH取代NH4Cl，增大接触面积加快反应速率，减少电池内阻，电流大电压高寿命长Zn+2OH––2e–=Zn(OH)2

正极：4.纽扣电池(1)结构锌外壳作负极，正极为Ag2O，KOH为电解质溶液一.一次电池Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2(2)工作原理负极：正极：(3)应用电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2

Ag2O+H2O

+2e-=2Ag+2OH-二.二次电池1.定义有些电池放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电与充电的循环。这种充电电池属于二次电池，也叫蓄电池2.特点放电时：化学能→电能充电时：电能→化学能常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，目前汽车上使用的大多是铅酸蓄电池3.铅酸蓄电池(1)结构(2)工作原理负极材料是海绵状的金属Pb，正极材料上涂有棕褐色的PbO2，两极浸在30%H2SO4溶液中。Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)

2PbSO4

(s)+2H2O(l)放电充电负极:Pb+SO42--2e-=PbSO4

正极:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O二.二次电池铅酸蓄电池的电极反应物和放电后的产物，均以固体的形式附着在电极材料表面，充、放电时可以互相转化，实现电池的重复使用。注意：不是可逆反应(3)特点电池工作一段时间后，正负极质量均_________，电解质溶液的pH_________，溶液酸性_________

电压稳定、使用方便，安全可靠，可反复使用，常用于汽车电瓶寿命较短，质量、体积大，不方便携带增大减弱3.铅酸蓄电池二.二次电池增加锂作为电池的负极锂是最轻的金属，也是活泼性极强的金属，是制造电池的理想物质。锂是新一代可充电的绿色电池。结构特点非水溶液做电解质高能电池,工作效率高,电压高,贮存时间长等用途:笔记本电脑、手机、数码照相机、摄像机、心脏起搏器等4.锂电池二.二次电池下列说法正确的是（

）A.图1所示装置能将化学能转化为电能B.图2所示反应为吸热反应C.锌锰干电池中，锌筒作正极D.蓄电池充电时也发生了氧化还原反应课堂练习D图1

C

课堂练习

D

课堂练习电池里含有汞、铅、镉等多种重金属元素，随意丢弃废旧电池，对环境会造成严重的污染。资料显示，在地表面，被一节废电池腐蚀后，能使1平方米的土壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水受到污染，相当于一个人一生的饮水量。电池中的汞:能造成水俣病,佝偻病等电池中的铅:能引起人体神经紊乱,肾炎电池中的镉:能造成肾损伤,骨质疏松,软骨病。有什么电池几乎是零污染的？三.燃料电池三.燃料电池具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。1.定义2.优点3.结构将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，这时电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用，其电极材料不参与反应，只起导电作用4.应用该类型的燃料电池曾在1967年首次被用作阿波罗宇宙飞船的电源。燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入实用阶段燃料电池的供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领城有广阔的应用前景三.燃料电池书写燃料电池电极反应式注意事项⑴将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；⑵负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在）；⑶水溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-；三.燃料电池5.氢氧燃料电池(1)电池总反应

2H2+O2＝2H2O三.燃料电池(2)电池结构①两极材料：惰性材料（一般为Pt电极或石墨），只导电，不参与反应②电解质：可以是酸性或碱性电解质溶液，或固体电解质、熔融盐、或新型的导离子介质③反应物：反应物不储存在电池内部，需要外部提供(3)电极反应式总反应：

2H2+O2＝2H2O5.氢氧燃料电池三.燃料电池H2SO4(aq)H2O2酸性:以酸性溶液（如H2SO4）作为电解质负极：2H2-4e-＝4H+

正极：O2+4e-+4H+＝2H2O(3)电极反应式5.氢氧燃料电池三.燃料电池KOH(aq)H2O2—+负极：2H2+4OH--4e-＝4H2O正极：

O2+4e-+

2H2O

＝4OH-

总反应：

2H2+O2＝2H2O碱性:以碱性溶液（如KOH）作为电解质负极正极固体电解质正极:O2+4e-=2O2-负极:2H2-4e-+2O2-=2H2O总：2H2+O2=2H2O(3)电极反应式5.氢氧燃料电池三.燃料电池熔融碳酸盐:总:2H2＋O2＝2H2O正极:O2+4e-+2CO2=2CO32-负极:2H2-4e-+2CO32-=2CO2+2H2O(3)电极反应式5.氢氧燃料电池三.燃料电池负极正极如图为肼燃料电池示意图，请写出正、负极电极反应式及总反应式正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－负极：N2H4－4e－＋4OH－===4H2O＋N2总反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O课堂练习6.甲烷燃料电池总反应：以H2SO4作为电解质以KOH作为电解质CH4+2O2＝CO2+2H2O负极：CH4-8e-+2H2O＝8H++CO2CH4-8e-+10OH-

＝7H2O+CO32-正极：2O2+8e-+8H+＝4H2O2O2+8e-+

4H2O

＝8OH-

总反应：2CO+O2＝CO2

2CO+O2

+4OH-＝2

CO32-+2H2O7.CO燃料电池负极：2CO

-4e-+2H2O＝4H++2CO22CO

-4e-+8OH-

＝4H2O+2CO32-正极：O2+4e-+4H+＝2H2OO2+4e-+

2H2O

＝4OH-

三.燃料电池CH4+2O2+2OH-＝CO32-+3H2O

一种镁－空气电池装置如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。电池的总反应为：2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2(1)负极电极反应式_______________