资源简介

(共32张PPT)
第一节 原电池　
第2课时 化学电源
人教版选择性必修1
榆次一中 李金虎
学习目标
1．了解常见化学电源的工作原理。
2．了解新型化学电源的工作原理。
学习目标
1．通过化学电源装置图或原理图的宏观辨识，运用化学原理及守恒规律，微观角度分析化学电源的工作原理。培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。
2．通过对常见化学电池的分析，建立对原电池过程系统认识的思维模型，提高对原电池本质的认识。培养学生“证据推理与模型认知”的学科素养。
3．认识新型化学电池的作用，增强科技意识，不断研发新型电池，满足人类社会发展的需求。积极回收利用废旧电池，减少其对环境的污染。培养学生“科学态度与社会责任”的学科素养。
素养目标
在现代生活、生产、科学研究以及科学技术的发展中，电池发挥的作用不可代替，大到宇宙火箭、人造卫星、飞机、轮船，小到电脑、电话、手机以及心脏起搏器等，都离不开各种各样的电池。
电 池
情境引入
同学们想一想：日常生活中你知道的有哪些电池？
铅蓄电池
干电池
纽扣电池
锂离子电池
燃料电池
锂离子电池
太阳能电池
生活中电池
情境引入
一、干电池结构及电极反应原理
教学过程
化学
电源
一次电池
可充电电池
燃料电池
只能放电不能充电
可反复充放电
氢氧燃料电池
铅蓄电池
锌锰干电池
能量利用率高，无污染
一．化学电源
1.电池的分类
一、干电池结构及电极反应原理
普通锌锰干电池
碱性锌锰干电池
教学过程
2.一次电池（干电池）结构及电极反应原理
一、干电池结构及电极反应原理
教学过程
锌筒
石墨棒
MnO2和C
普通锌-锰干电池的结构
NH4Cl、ZnCl2和 H2O等
（1）结构
思考与交流
同学们根据干电池的结构，结合中学所学的知识分析干电池的原理？
锌筒
石墨棒
MnO2和C
普通锌-锰干电池的结构
NH4Cl、ZnCl2和 H2O等
1、 普通锌锰干电池（酸性）
电极:Zn为负极,碳棒为正极
电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊
电极方程式：
负极(Zn): Zn－2e-＝Zn2＋
正极(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+2NH3+H2O
（1）结构
（2）原理
另有黑色的MnO2粉末，吸收正极产生的H2，防止产生极化现象。
化学能转变成电能
情境引入
普通锌锰干电池即使不用，放置过久，也会失效（作为电解质的糊状NH4Cl显酸性，长期会腐蚀锌筒，造成漏液），为了充分而有效地利用锌锰干电池，我们要对普通锌锰干电池进行进一步的改进。
电池改进
教学过程
碱性电池是个人音响、照相机等的首选电源。
碱性电池
电解液: 中性NH4Cl→碱性KOH（离子导电性更好）
负极：锌片→锌粉（反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高）
优点：能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电。
2、 碱性锌锰干电池
教学过程
教学过程
问题1、干电池属于一次电池，是不能充电电池，那么我们如何解决一次电池浪费的问题
思考与交流
充电电池 又称二次电池，能够重复使用至一定的周期。
铅蓄电池：最早使用的充电电池。
镍镉充电电池：它是一种体积小，具有残留性记忆的充电电池，可重复使用500次以上。
铅蓄电池
二、充电电池结构及电极反应原理
教学过程
3.二次电池结构及电极反应原理
1、铅蓄电池
（1）铅蓄电池的结构与原理
原理
PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
放电
充电
铅蓄电池：(-)Pb | H2SO4 | PbO2(+)
负极(Pb)：
Pb+SO42--2e-＝PbSO4
正极(PbO2) ：
PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O
Pb+PbO2+4H++2SO42-＝2PbSO4+2H2O
总反应式：
（化学能转变成电能）
（电能转变成化学能）
教学过程
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。
铅蓄电池的电压稳定，使用方便安全可靠，可再次充电使用。
特点：
用途：
汽车铅蓄电池
1、铅蓄电池
教学过程
镉有致癌作用，有被镍氢电池取代的趋势。
H2+NiO(OH)2 Ni(OH)2+H2O 。
放电
充电
镍
镉
电
池
电极反应（KOH为电解液）
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。
2NiO(OH) + 2H2O + Cd 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2
放电
充电
2、镍镉电池
教学过程
（2）镍镉电池
它是新一代可充电的绿色电池，现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗电器的主流。
3、锂离子电池
教学过程
(3)锂离子电池
铅蓄电池和锂离子电池比较
铅蓄电池 、锂离子电池比较
教学过程
一个特斯拉车主的独白：不是在充电，就是在赶去充电的路上充电时间长!续航里程短!问题2：如何解决诸如锂离子电池充电时间长，续航里程短的问题 教学过程使用燃料电池的汽车
三、燃料电池结构及电极反应原理
燃料电池原理
教学过程
4.燃料电池结构及电极反应原理
使用氢氧燃料电池动力
的法国产标致TAXI
同济大学研制的燃料
电池汽车－超越3号
我国自主研发的燃料电池车
神舟十号燃料电池发电系统
燃料电池车
教学过程
教学过程
燃料电池
①原理：将燃料和氧化剂(如:O2)反应所放出的化学能转化为电能。
③两极材料：惰性材料，只具导电性。
②反应物不储存在电池内部，外加提供燃料和氧化剂。
④两极判断：通入燃料气的一极 负极
通入O2或空气的一极 正极
⑤导电介质：可以是电解质溶液，也可以是新型的导离子介质。
⑥高效、环境友好。
教学过程
1、氢氧燃料电池：
负极：2H2 + 4OH- - 4e- ＝ 4H2O
正极： O2 + 4e- + 2H2O ＝ 4OH-
总反应式: 2H2 + O2 ＝ 2H2O
(-)H2 | OH- | O2(+) 碱性介质
(-)H2 | H+ | O2(+) 酸性介质
负极：2H2 - 4e- ＝ 4H+
正极：O2 + 4e- + 4H+ ＝2H2O
总反应式: 2H2 + O2 ＝ 2H2O
教学过程
问题3：使用氢氧燃料电池的轿车至今还没有普及你觉得可能需要解决的技术问题是什么
思考与交流
优点：
没有怕压部件，在海洋下任何深度都可以正常工作；
以海水为电解质溶液，不存在污染，是海洋用电设施的能源新秀；
一块铝板可以使用一年以上。
我国首创海洋电池（铝-空气-海水新型电池）
四、其他新型电池
教学过程
5.其它新型电池
石墨烯电池高铁电池锌碘液流电池教学过程四、判断电池优劣的标准
（1）比能量
［符号(A·h/kg)，(A·h/L)］
指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少
（2）比功率
[符号是W/kg，W/L)]
指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小
（3）电池的储存时间的长短
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，其质量好。
教学过程
二、判断电池优劣的标准
五、废电池对环境的危害
电池中含有汞、镉、铅等有毒金属。随意丢弃废电池会对环境造成严重的污染。
上世纪50年代，震惊世界的日本“水俣病”就是因汞中毒引起的。
教学过程
减少污染节约资源废旧电池处理教学过程
纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液。放电时两个电极反应分别为Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2、Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－，下列说法中正确的是( )
A．锌是负极，氧化银是正极
B．锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应
C．溶液中OH－向正极移动，K＋、H＋向负极移动
D．在电池放电过程中，电解质溶液的酸碱性基本保持不变
典例1．
【答案】A
课堂练习
铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为Fe＋Ni2O3＋ 3H2O=Fe(OH)2＋2Ni(OH)2。下列有关该电池的说法不正确的是( )
A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe
B．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－=Fe(OH)2
C．电池充电过程中，阴极附近溶液pH降低
D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－=Ni2O3＋3H2O
典例2．
【答案】C　
课堂练习
课堂小结
感 谢 倾 听　

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