資源簡介

(共32張PPT)
第一節(jié) 原電池　
第2課時 化學(xué)電源
人教版選擇性必修1
榆次一中 李金虎
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1．了解常見化學(xué)電源的工作原理。
2．了解新型化學(xué)電源的工作原理。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1．通過化學(xué)電源裝置圖或原理圖的宏觀辨識，運用化學(xué)原理及守恒規(guī)律，微觀角度分析化學(xué)電源的工作原理。培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”的學(xué)科素養(yǎng)。
2．通過對常見化學(xué)電池的分析，建立對原電池過程系統(tǒng)認(rèn)識的思維模型，提高對原電池本質(zhì)的認(rèn)識。培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的學(xué)科素養(yǎng)。
3．認(rèn)識新型化學(xué)電池的作用，增強科技意識，不斷研發(fā)新型電池，滿足人類社會發(fā)展的需求。積極回收利用廢舊電池，減少其對環(huán)境的污染。培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”的學(xué)科素養(yǎng)。
素養(yǎng)目標(biāo)
在現(xiàn)代生活、生產(chǎn)、科學(xué)研究以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，電池發(fā)揮的作用不可代替，大到宇宙火箭、人造衛(wèi)星、飛機、輪船，小到電腦、電話、手機以及心臟起搏器等，都離不開各種各樣的電池。
電 池
情境引入
同學(xué)們想一想：日常生活中你知道的有哪些電池？
鉛蓄電池
干電池
紐扣電池
鋰離子電池
燃料電池
鋰離子電池
太陽能電池
生活中電池
情境引入
一、干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理
教學(xué)過程
化學(xué)
電源
一次電池
可充電電池
燃料電池
只能放電不能充電
可反復(fù)充放電
氫氧燃料電池
鉛蓄電池
鋅錳干電池
能量利用率高，無污染
一．化學(xué)電源
1.電池的分類
一、干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理
普通鋅錳干電池
堿性鋅錳干電池
教學(xué)過程
2.一次電池（干電池）結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理
一、干電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理
教學(xué)過程
鋅筒
石墨棒
MnO2和C
普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)
NH4Cl、ZnCl2和 H2O等
（1）結(jié)構(gòu)
思考與交流
同學(xué)們根據(jù)干電池的結(jié)構(gòu)，結(jié)合中學(xué)所學(xué)的知識分析干電池的原理？
鋅筒
石墨棒
MnO2和C
普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)
NH4Cl、ZnCl2和 H2O等
1、 普通鋅錳干電池（酸性）
電極:Zn為負(fù)極,碳棒為正極
電解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊
電極方程式：
負(fù)極(Zn): Zn－2e-＝Zn2＋
正極(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+2NH3+H2O
（1）結(jié)構(gòu)
（2）原理
另有黑色的MnO2粉末，吸收正極產(chǎn)生的H2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。
化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能
情境引入
普通鋅錳干電池即使不用，放置過久，也會失效（作為電解質(zhì)的糊狀NH4Cl顯酸性，長期會腐蝕鋅筒，造成漏液），為了充分而有效地利用鋅錳干電池，我們要對普通鋅錳干電池進行進一步的改進。
電池改進
教學(xué)過程
堿性電池是個人音響、照相機等的首選電源。
堿性電池
電解液: 中性NH4Cl→堿性KOH（離子導(dǎo)電性更好）
負(fù)極：鋅片→鋅粉（反應(yīng)面積成倍增長，使放電電流大幅度提高）
優(yōu)點：能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電。
2、 堿性鋅錳干電池
教學(xué)過程
教學(xué)過程
問題1、干電池屬于一次電池，是不能充電電池，那么我們?nèi)绾谓鉀Q一次電池浪費的問題
思考與交流
充電電池 又稱二次電池，能夠重復(fù)使用至一定的周期。
鉛蓄電池：最早使用的充電電池。
鎳鎘充電電池：它是一種體積小，具有殘留性記憶的充電電池，可重復(fù)使用500次以上。
鉛蓄電池
二、充電電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理
教學(xué)過程
3.二次電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理
1、鉛蓄電池
（1）鉛蓄電池的結(jié)構(gòu)與原理
原理
PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
放電
充電
鉛蓄電池：(-)Pb | H2SO4 | PbO2(+)
負(fù)極(Pb)：
Pb+SO42--2e-＝PbSO4
正極(PbO2) ：
PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O
Pb+PbO2+4H++2SO42-＝2PbSO4+2H2O
總反應(yīng)式：
（化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能）
（電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能）
教學(xué)過程
目前汽車上使用的電瓶大多仍是鉛蓄電池，它還廣泛用于國防、生產(chǎn)、生活等領(lǐng)域。
鉛蓄電池的電壓穩(wěn)定，使用方便安全可靠，可再次充電使用。
特點：
用途：
汽車鉛蓄電池
1、鉛蓄電池
教學(xué)過程
鎘有致癌作用，有被鎳氫電池取代的趨勢。
H2+NiO(OH)2 Ni(OH)2+H2O 。
放電
充電
鎳
鎘
電
池
電極反應(yīng)（KOH為電解液）
用途：廣泛用于收錄機、無線對講機、電子閃光燈、電動剃須刀等。
2NiO(OH) + 2H2O + Cd 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2
放電
充電
2、鎳鎘電池
教學(xué)過程
（2）鎳鎘電池
它是新一代可充電的綠色電池，現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動電話、攝像機等低功耗電器的主流。
3、鋰離子電池
教學(xué)過程
(3)鋰離子電池
鉛蓄電池和鋰離子電池比較
鉛蓄電池 、鋰離子電池比較
教學(xué)過程
一個特斯拉車主的獨白：不是在充電，就是在趕去充電的路上充電時間長!續(xù)航里程短!問題2：如何解決諸如鋰離子電池充電時間長，續(xù)航里程短的問題 教學(xué)過程使用燃料電池的汽車
三、燃料電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理
燃料電池原理
教學(xué)過程
4.燃料電池結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)原理
使用氫氧燃料電池動力
的法國產(chǎn)標(biāo)致TAXI
同濟大學(xué)研制的燃料
電池汽車－超越3號
我國自主研發(fā)的燃料電池車
神舟十號燃料電池發(fā)電系統(tǒng)
燃料電池車
教學(xué)過程
教學(xué)過程
燃料電池
①原理：將燃料和氧化劑(如:O2)反應(yīng)所放出的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
③兩極材料：惰性材料，只具導(dǎo)電性。
②反應(yīng)物不儲存在電池內(nèi)部，外加提供燃料和氧化劑。
④兩極判斷：通入燃料氣的一極 負(fù)極
通入O2或空氣的一極 正極
⑤導(dǎo)電介質(zhì)：可以是電解質(zhì)溶液，也可以是新型的導(dǎo)離子介質(zhì)。
⑥高效、環(huán)境友好。
教學(xué)過程
1、氫氧燃料電池：
負(fù)極：2H2 + 4OH- - 4e- ＝ 4H2O
正極： O2 + 4e- + 2H2O ＝ 4OH-
總反應(yīng)式: 2H2 + O2 ＝ 2H2O
(-)H2 | OH- | O2(+) 堿性介質(zhì)
(-)H2 | H+ | O2(+) 酸性介質(zhì)
負(fù)極：2H2 - 4e- ＝ 4H+
正極：O2 + 4e- + 4H+ ＝2H2O
總反應(yīng)式: 2H2 + O2 ＝ 2H2O
教學(xué)過程
問題3：使用氫氧燃料電池的轎車至今還沒有普及你覺得可能需要解決的技術(shù)問題是什么
思考與交流
優(yōu)點：
沒有怕壓部件，在海洋下任何深度都可以正常工作；
以海水為電解質(zhì)溶液，不存在污染，是海洋用電設(shè)施的能源新秀；
一塊鋁板可以使用一年以上。
我國首創(chuàng)海洋電池（鋁-空氣-海水新型電池）
四、其他新型電池
教學(xué)過程
5.其它新型電池
石墨烯電池高鐵電池鋅碘液流電池教學(xué)過程四、判斷電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)
（1）比能量
［符號(A·h/kg)，(A·h/L)］
指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少
（2）比功率
[符號是W/kg，W/L)]
指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小
（3）電池的儲存時間的長短
除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲存時間長的電池，其質(zhì)量好。
教學(xué)過程
二、判斷電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)
五、廢電池對環(huán)境的危害
電池中含有汞、鎘、鉛等有毒金屬。隨意丟棄廢電池會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。
上世紀(jì)50年代，震驚世界的日本“水俁病”就是因汞中毒引起的。
教學(xué)過程
減少污染節(jié)約資源廢舊電池處理教學(xué)過程
紐扣電池的兩極材料分別為鋅和氧化銀，電解質(zhì)溶液為KOH溶液。放電時兩個電極反應(yīng)分別為Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2、Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－，下列說法中正確的是( )
A．鋅是負(fù)極，氧化銀是正極
B．鋅發(fā)生還原反應(yīng)，氧化銀發(fā)生氧化反應(yīng)
C．溶液中OH－向正極移動，K＋、H＋向負(fù)極移動
D．在電池放電過程中，電解質(zhì)溶液的酸堿性基本保持不變
典例1．
【答案】A
課堂練習(xí)
鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應(yīng)為Fe＋Ni2O3＋ 3H2O=Fe(OH)2＋2Ni(OH)2。下列有關(guān)該電池的說法不正確的是( )
A．電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni2O3、負(fù)極為Fe
B．電池放電時，負(fù)極反應(yīng)為Fe＋2OH－－2e－=Fe(OH)2
C．電池充電過程中，陰極附近溶液pH降低
D．電池充電時，陽極反應(yīng)為2Ni(OH)2＋2OH－－2e－=Ni2O3＋3H2O
典例2．
【答案】C　
課堂練習(xí)
課堂小結(jié)
感 謝 傾 聽　

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