选择性必修1第一节 原电池完美版课件ppt

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第四章 化学反应与电能
人教版 高中化学 必修一
第一节 原电池第2课时 化学电源
目录
一 、课标要求
二 、思考交流
三 、活学活用
四 、问题探究
1.知道化学电源的分类方法。2.熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理。3.了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，培养良好的环保意识。
目标要求
你认识这些电池吗？你认为哪种电池更好，理由是什么？
思考交流
一、电源分类与判断
1、电源优劣判断
(3)电池的可储存时间的长短。
(1)比能量:即单位质量或单位体积所能输出电能的多少。
(2)比功率:即单位质量或单位体积所能输出功率的多少。
2、化学电池的分类
放电后不可再充电的电池，也叫干电池。
放电后可以再充电而反复使用的电池，又称可充电电池或蓄电池。
连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
干电池
汽车用铅蓄电池
锂离子电池
充电电池
燃料电池
2、化学电池的分类
（一）干电池—一次电池
1、普通锌锰电池
工作原理图
电解液：
负极（锌筒）：
正极（碳棒）：
NH4Cl糊
Zn -2e-＝Zn2+
2NH4 + + 2e‾ = 2NH3 ↑ + H2 ↑
Zn + 2NH4 + =Zn2+ + +2NH3 ↑+ H2 ↑
优点:制作简单、价格便宜
缺点：使用寿命短、易泄露
总反应式：
二、化学电池
锌锰干电池即使不用，放置过久，也可能会漏液失效，这是为什么？在使用和保存时又应该注意哪些方面？
提示：作为电解质的糊状NH4Cl显酸性
锌锰电池在使用和放置过程中，锌会溶解，锌筒会逐渐变薄，内部糊状电解质会泄漏出来，使电器腐蚀，长时间不用，应从电器中取出，密封储存于低温干燥处。
为了防止泄露，外壳套上防腐金属或塑料筒，制成防漏电池
思考交流
2、碱性锌锰电池
电解液：
NH4Cl糊
湿的KOH
离子导电性更好
负极：
锌筒
锌粉
反应面积成倍增大，放电电流大幅度提高
优点: 能量储存时间有所提高，不易泄露
用途: 广泛用于个人音响、照相机、闪光灯、 电动玩具等各种电器
碱性锌锰电池构造示意图
(-) Zn│KOH│MnO2 (+)负极(Zn)： Zn - 2e- + 2OH- = Zn(OH)2正极(MnO2)： 2MnO2+2e-+2H2O =2MnOOH+2OH-电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O =2MnOOH+Zn(OH)2
1、碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,故得到广泛应用。锌锰碱性电池以KOH溶液为电解液,电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l) = Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)下列说法错误的是(　　)A.电池工作时,锌失去电子B.电池正极的电极反应式为2MnO2(s)+2H2O(l)+2e- = 2MnOOH(s)+2OH-(aq)C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极D.外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量理论上减小6.5 g
C
活学活用
2、银锌电池是一种纽扣式大容量电池，电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为 KOH溶液，总反应为：Zn + Ag2O + H2O = 2Ag + Zn(OH)2 请判断出此电池中，负极上发生反应的物质是（ ） A．Ag B． Zn(OH)2 C．Ag2O D. Zn
D
活学活用
（二）充电电池—二次电池
充电电池：氧化还原反应在充电时可以逆向进行。
充电电池又称二次电池，能够重复使用至一定的周期。
最早使用的充电电池
铅蓄电池：
用途：目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池，它还广泛用于国防、生产、生活等领域。
特点：铅蓄电池的电压稳定，使用方便安全可靠，可再次充电使用。
1、铅蓄电池
PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O
Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
电解液：
稀硫酸
负极（Pb）：
Pb - 2e- + SO42- = PbSO4
正极(PbO2)：
放电充电
总反应：
2、镍镉电池
用途：广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等。。
特点：体积小、便于携带，可重复使用500次以上、寿命比铅蓄电池长。
2NiO(OH) + 2H2O + Cd 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2
放电
充电
镉有致癌作用，废弃的镍镉电池如不回收，会严重污染环境，有被镍氢电池取代的趋势。
放电
H2+2NiO(OH) 2Ni(OH)2
充电
3、锂离子电池--新一代可充电的绿色电池
用途：已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗电器的主流电池。
特点：电压高、质量轻、贮存时间长等
3、心脏起搏器中使用的新型Li-I2电池的反应可简化为：2Li+I2=2LiI,下列说法不正确的是（ ）A 、负极反应式为：Li-e-=Li+B 、该电池负极材料为金属锂C、该电池以含Li+的水溶液为电解质D、锂电池的使用寿命长的原因之一是锂的摩尔质量小，单位质量的电极材料所能转换的电量（比容量）大
C
活学活用
（三）燃料电池
它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。是一种能量转化率高、可持续使用、对环境友好的化学电池。 (例如：H2和O2的燃料电池，CH4和O2的燃料电池)
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂。
1、氢氧燃料电池
电极材料：
使用铂电极或多孔性碳
负极：
正极：
通氢气（燃料）
通氧气（氧化剂）
1）H2SO4溶液2）KOH溶液3）Na2SO4溶液4）熔融电解质
电解液：
1、氢氧燃料电池
电极材料：
使用铂电极或多孔性碳
负极：
正极：
通氢气（燃料）
通氧气（氧化剂）
H2SO4溶液
电解液：
（1）酸性氢氧燃料电池
2H2 － 4e — == 4H+
O2 + 4H+ + 4e— == 2H2O
总反应：
2H2 + O2==2H2O
1、氢氧燃料电池
电极材料：
使用铂电极或多孔性碳
负极：
正极：
KOH溶液
电解液：
（2）碱性氢氧燃料电池
总反应：
2H2 + O2==2H2O
2H2 + 4OH—－4e— == 4H2O
O2 + 2H2O + 4e— == 4OH—
通氢气（燃料）
通氧气（氧化剂）
4、下图为氢氧燃料电池原理示意图,按照此图的提示,下列叙述不正确的是(　　) A.a电极是负极B.b电极的电极反应为:4OH--4e-=2H2O+O2↑C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
B
活学活用
1、燃料电池结构特征及应用
正极—助燃剂（氧气）
负极—燃料（H2 CO CH4 C2H6 C2H5OH等）
电极材料—一般不参加反应，传导电子
原料不断补充、产物不断排出
优点：能量转化率高，可持续使用，对环境友好
用途：宇宙飞船，应用前景广阔
（1）碱性溶液：
（2）酸性溶液：
（3）能传导O2-的固体介质：
（4）熔融碳酸盐介质：
O2+4e-+2H2O=4OH-
O2+ 4e-+ 4H+=2H2O
O2 + 4e-= 2O2－
O2 +4e- +2CO2= 2CO32－
2、燃料电池中不同介质环境下的正极反应
3、书写电极反应式应注意事项
a．确定原电池的正负极，弄清正负极上发生反应的物质；b.电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）c．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；
d．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)；e．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-。
3、书写电极反应式应注意事项
5、氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：________________________此时电池内总的反应式 ：________________________
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
拓展提升
废电池污染治理刻不容缓
减少污染、节约资源
电池中含有大量的重金属如锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节纽扣电池能污染60万升水；一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值。若将废旧电池混入生活垃圾一起填埋，渗出的重金属物质就会渗透土壤、污染地下水，进而进入鱼类、农作物等，破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康，有的还能致癌。所以我们不要乱扔电池，要及时回收。
6、随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（ ）A．利用电池外壳的金属材料B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D．回收其中石墨电极
B
活学活用
如何科学合理地使用电池？
你还有哪些经验可以和大家分享呢？
课程结束