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(共38张PPT)
化学电源（第1课时）
高中化学 · 人教版 · 选择性必修1《化学反应原理》
目录
实践应用——自制盐水电池
回顾历史-认识伏打堆
模型建构-常见的化学电源
实践应用-自制海水电池
总结提升
课前小游戏
实践应用——自制盐水电池
01
活动一
回溯历史——认识伏打堆
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
伏打电池
电解液（H2SO4）
铜片
浸有电解液的湿布
正极
负极
A
锌片
铜片
锌片
浸有电解液的湿布
伏打电堆（Voltaic pile），又名伏打堆，是最早出现的化学电池，是在1800年由意大利物理学家亚历山大·伏打伯爵发明。
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
依据原电池原理，分析伏打电池正负极材料，电子流向以及电解液中离子移动方向。
电解液（H2SO4）
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
水果堆
伏打堆
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
伏打堆的发明，给人们提供了获取足够大的电动势，扩大容量的方法——串联将电池做大。
你认为伏打堆有什么缺点？现实生活中的电池和伏打堆有什么不同呢？
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
H2 Be Li Al Mg Ca Na Fe Ni Zn ··· Pb
比能量大
无 污 染
燃料电池
轻型移动电源
的最佳选择
空气-金属激活电池
放电快
钠硫电池
干电池
稳定
电压适中
安全，稳定
无记忆效应
车载电池
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
化学电池
一次电池
二次电池
氢气、甲烷、甲醇等燃料电池
铅蓄电池、镍镉电池等
干电池、碱性锌锰电池、银锌电池等
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
燃料电池
02
活动二
模型建构——常见的化学电源
碱性锌锰电池
一次电池
铅蓄电池
二次电池
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
碱性锌锰干电池
Zn – 2e– + 2OH－ = Zn(OH)2
2MnO2 + 2H2O +2e– = 2MnOOH + 2OH－
一次电池·碱性锌锰电池
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
负极
材料：
Zn
正极
材料：
MnO2
反应：
电解质（离子导体）：
KOH
反应：
装置
要素
原理
要素
思考：如何通过这一过程建立分析化学电源的思路和模型
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
实践应用——自制海水电池
【模型建构】
装置
维度
原理
维度
负极
材料
正极
材料
离子
导体
电极反应物
反应过程
电极产物
化学电源
装置
要素
原理要素
还原剂
氧化剂
氧化产物
还原产物
失电子
得电子
电子移动方向
阳离子
阴离子
宏观
微观
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
实践应用——自制海水电池
一次电池的应用
一次电池的优点：
使用范围广
电压稳定
便于携带
……
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
实践应用——自制海水电池
一次电池的问题
不可回避的问题：消耗量大，无法循环，资源浪费，废弃物对环境的污染
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
实践应用——自制海水电池
法国人普兰特于1859年发明铅酸蓄电池，已经历了近150年的发展历程，铅酸蓄电池在理论研究方面，在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步，不论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域，铅酸蓄电池都起到了不可缺少的重要作用。
二次电池·铅蓄电池
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
铅蓄电池的应用
铅蓄电池：
电压稳定
技术成熟
……
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
实践应用——自制海水电池
总反应 Pb＋PbO2＋2H2SO4 = 2PbSO4＋2H2O
负极
正极
负极 离子导体（电解液） 正极
装置要素
原理要素
Pb
PbO2
H2SO4
Pb + SO42－ - 2e－ = PbSO4
PbO2 +4H+ + SO42－+2e－ = PbSO4 + 2H2O
二次电池·铅蓄电池
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
思考
铅蓄电池充电时，发生怎样的反应（总反应）？
充电时，电极反应又是怎样的呢？
Pb＋PbO2＋2H2SO4 = 2PbSO4＋2H2O （放电）
2PbSO4＋2H2O = Pb＋PbO2＋2H2SO4 （充电）
放电，负极：Pb + SO42－ - 2e－ = PbSO4 氧化反应
PbSO4 + 2e－ = Pb + SO42－ 还原反应
放电，正极：PbO2 +4H+ + SO42－+2e－ = PbSO4 + 2H2O 还原反应
PbSO4 + 2H2O - 2e－ = PbO2 +4H+ + SO42－ 氧化反应
（注：在化学上常把发生氧化反应的电极叫做阳极，发生还原反应的电极叫做阴极。）
充电，阴极：
充电，阳极：
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
实践应用——自制海水电池
比能量低
寿命短
产业链铅污染
……
思考：铅蓄电池解决了电池二次使用问题，它有哪些缺点？
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
实践应用——自制海水电池
拓展资料：二次电池流量明星——锂离子电池
锂离子电池具有质量小、体积小、储存和输出能量大等特点，是多种便携式电子设备和交通工具的常用电池
反应原理：LixCy+Li1-xCoO2 LiCoO2+Cy
放电
充电
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
视频资料——我国锂电池产业
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
实践应用——自制海水电池
锂离子电池就是完美电池吗？
一位特斯拉车主的告白
我不是在充电
就是在充电的路上
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
实践应用——自制海水电池
讨论
科技的发展永远在路上
电池的发展还有哪些新的方向呢？
模型应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
海洋——人类最大的电解质库
原电池要素之一——电解质溶液
回溯历史
模型建构
总结提升
实践应用
1991年，我国首创以铝－空气－海水为能源的新型电池，称之为海洋电池。它是一种无污染、长效、稳定可靠的电源。以铝合金为电池负极，金属（Pt、Fe）网为正极，用取之不尽的海水为电解质溶液，它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能的。
新型电池·铝-空气-海水电池
总反应：4Al + 3O2 +6H2O = 4Al(OH) 3
回溯历史
模型建构
总结提升
实践应用
2021年5月12日，天津大学杨全红、凌国维、张辰联合团队成功研发全新能源转化材料，这种新材料能够“捕捉”深海中稀薄的氧分子并转化成为电能成为一种节能、稳定的“海水电池”。该研究成果已被最新一期国际能源领域权威期刊《先进能源材料》选为封面文章。
设想
未来海边城市
岛屿
用电问题
03
活动三
实践应用——自制海水电池
未来沿海城市用电问题解决方案
回溯历史
模型建构
总结提升
实践应用
回溯历史
模型建构
总结提升
1.方案设计：请同学们选择合适材料试剂，设计并绘出海水电池的简易装置图，标出正负极，电解液。
2.根据设计，组装电池，安装于用电器。
所提供的材料试剂有：镁片，铝片，石墨棒，石墨片，铜片，导线，玩具车（带马达），电子表，LED灯等。
实践应用
所提供的材料试剂有：镁片，铝片，石墨棒，石墨片，铜片，导线，玩具车（带马达），电子表，LED灯，音乐贺卡等。
小组 解决问题 模拟用电器
1 生活用电 LED灯、电子时钟
2
3
4 娱乐用电 音乐贺卡
5
6
7 交通用电 玩具车
8
9
回溯历史
模型建构
总结提升
实践应用
展示交流
展示用电解决方案
交流电池制作感想
回溯历史
模型建构
总结提升
实践应用
装置维度
原
理
维
度
负极
材料
正极
材料
离子
导体
电极反应物
反应过程
电极产物
还原剂
氧化剂
氧化产物
还原产物
失电子
得电子
电子移动方向
阳离子
阴离子
完善化学电源认知模型
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
装置维度
原
理
维
度
负极
材料
正极
材料
离子
导体
电极反应物
反应过程
电极产物
还原剂
氧化剂
氧化产物
还原产物
失电子
得电子
电子移动方向
阳离子
阴离子
安全
环保
电压
成本
技术维度
总结提升——完善化学电源认知模型
比能量
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
总结提升——模型认知思想
分析
本质特征
构成要素
相互关系
认知
模型
解释现象
揭示规律
运用
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
回溯历史
模型建构
实践应用
总结提升
伏打堆
铅蓄电池
锂电池
1800年
1859年
干电池
1887年
1970年
海水电池
谢谢！

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