第2节 化学能转化为电能--电池 第2课时（教学课件）化学鲁科版2019选择性必修1

第1章 化学反应与能量转化 第2课时：化学电源 第2 节 化学能转化为电能——电池 化学反应原理 1 了解常见化学电源的工作原理。 壹 认识原电池在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 贰 学习目标 Xue xi mu biao 本节重点 壹 化学电源的工作原理 化学电源电极反应式的书写 本节难点 贰 重点难点 Zhong dian nan dian 温故 · 知新 较活泼的一极（一般） 电子流出的一极 化合价升高的一极 发生氧化反应的一极 负离子移向的一极 负极 新课导入 KE TANG DAO RU 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 用途广泛的各种化学电池 银锌电池 干电池 铅酸电池 镍氢电池 燃料电池 锂离子电池 联想 · 质疑 新课导入 KE TANG DAO RU 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 化学电池放电到一定程度，电能减弱，电池不能再使用了，称为一次电池(或干电池)，有的经充电复原又可使用，这样的电池叫二次电池 (可充电电池或蓄电池)，还有通入燃料即可直接转化成电能的称之为燃料电池。 一次电池 二次电池 燃料电池 燃料电池 干电池 铅酸电池 锂离子电池 联想 · 质疑 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 只能一次放电，不能充电 可反复充电和放电，充电时为电解池；放电时为原电池 能量利用率高，可连续使用，污染轻等优点 思考 · 讨论 化学电池的分类 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 化学电源 一次电池 酸性锌锰干电池 碱性锌锰干电池 锌银纽扣干电池 二次电池 铅蓄电池 镍镉电池 锂离子电池 燃料电池 氢氧燃料电池 温故 · 知新 原电池 失电子的物质 发生氧化反应 还原剂 得电子的物质 发生还原反应 氧化剂 负极 正极 电解质溶液 盐桥或隔膜 e- 阳离子移向 e- 向移子离阴 A 原电池的构成模型 电子导体 离子导体 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 1、请同学们分析酸性锌锰电池各部分的功能及电池产生电流的原因。 Zn、MnO2/NH4Cl溶液（糊状） 负极 正极 电极 还原剂 氧化产物 电极 氧化剂 还原产物 锌筒 石墨棒 MnO2和C 普通锌-锰干电池的结构 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++ Mn2O3+2NH3+H2O 负极： Zn - 2e- = Zn2+ 正极：2MnO2+2NH4++2e- =Mn2O3+2NH3+H2O 金属 MnO2 Mn2O3 Zn Zn Zn2+ 一、一次电池（干电池） 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 碱性锌锰电池构造示意图 负极：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O 正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- 总反应：Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH Zn、MnO2/KOH溶液（胶状） 负极 正极 电极 还原剂 氧化产物 电极 氧化剂 还原产物 2、请同学们分析碱性锌锰电池各部分的功能及电池产生电流的原因。 黄铜棒 Zn ZnO 金属 MnO2 MnOOH 一、一次电池（干电池） 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 一、一次电池（干电池） Zn、Ag2O/KOH溶液 负极 正极 电极 还原剂 氧化产物 电极 氧化剂 还原产物 负极：Zn＋2OH－－2e-＝Zn(OH)2 正极：Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－ 总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2 金属 Zn Zn(OH)2 金属 Ag2O Ag 3、请同学们分析锌银电池各部分的功能及电池产生电流的原因。 银锌电池 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 例1、碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为： Zn(s)+ 2MnO2(s) + H2O(l) =Zn(OH)2(s) + Mn2O3(s) 下列说法错误的是……………………………( ) A、电池工作时，锌失去电子 B、电池正极电极反应为：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq) C、电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D、外电路每通过0.2mole-，理论上减小锌的质量6.5g C 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 化学能 电能 放电 充电 二、二次电池(充电电池或蓄电池) Pb、PbO2/H2SO4溶液 负极 正极 电极 还原剂 氧化产物 电极 氧化剂 还原产物 总反应：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 放电 充电 PbO2 PbO2 PbSO4 Pb PbSO4 Pb 正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-＝PbSO4 + 2H2O 负极：Pb + SO42- -2e-＝PbSO4 铅蓄电池构造示意图 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 二、二次电池(充电电池或蓄电池) 目前市场上还有镍镉电池、镍锌电池、银锌电池等充电电池，它们各有特点因而具有不同的用途。 银锌蓄电池 镍镉蓄电池 镍锌蓄电池 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 正极：2NiOOH + 2H2O + 2e-＝2Ni(OH)2 + 2OH- 负极：Cd + 2OH- -2e-＝Cd(OH)2 二、二次电池(充电电池或蓄电池) 镍镉蓄电池 负极：Cd 正极：NiOOH 离子导体：KOH溶液 总反应： 放电 充电 Cd+2NiOOH+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 正极：2NiOOH + 2H2O + 2e-＝2Ni(OH)2 + 2OH- 负极：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O 二、二次电池(充电电池或蓄电池) 负极：Zn 正极：NiOOH 离子导体：KOH溶液 总反应： 放电 充电 Zn+2NiOOH + H2O ZnO + 2Ni(OH)2 镍锌蓄电池 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 例2、关于铅蓄电池放电时的说法正确的（ ） A、电池的负极材料是铅板 B、正极发生的反应是 Pb +SO42--2e-= PbSO4 C、电池中硫酸的浓度不发生变化 D、负极质量减少、正极质量增加 A 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 例3、氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是  H2+2NiO(OH)            2Ni(OH)2。根据此反应式判断，下列叙述中正确的是(     ) A、电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 B、电池放电时，镍元素被氧化 C、电池充电时，氢元素被还原 D、电池放电时，H2在负极上反应 CD 负极：H2+2OH--2e- = 2H2O 正极：2NiO(OH)+2H2O+2e- = 2Ni(OH)2+2OH- 放电 充电 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 锂离子电池/LiPF6的碳酸酯溶液 负极 正极 电极 还原剂 氧化产物 电极 氧化剂 还原产物 负极：LixCy - xe- = xLi++Cy 正极：Li1-xCoO2 +xLi+ + xe-= LiCoO2 总反应式：LixCy+ Li1-xCoO2 LiCoO2+Cy 放电 充电 嵌锂石墨 LixCy Li+ 金属 Li1-xCoO2 LiCoO2 (钴酸锂) 二、二次电池(充电电池或蓄电池) 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 Li元素的化合价为＋1价，O元素的化合价为－2价，所以Li1－xMn2O4（或Li1－xCoO2）中x值越大，则Mn（或Co）元素的化合价越高。 关于锂离子电池电极反应式的书写要点 正极：Li1－xMn2O4和LiMn2O4（或Li1－xCoO2和LiCoO2） 负极：Li或LixCy Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋＝LiMn2O4 Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋＝LiCoO2 先原子守恒，再电荷守恒，检查电子是否守恒。 经验： 正极： 思考 · 讨论 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 三、燃料电池 燃料电池不同于一般的电池，它的特点是电池的正、负极反应物分别是氧化剂和燃料。工作时，将反应物分别不断地输入电池的两极，通过燃料（如氢气）在负极发生氧化反应、氧化剂（如氧气）在正极发生还原反应，实现一个相当于燃烧反应的电池反应，将化学能转化为电能。燃料电池具有能量利用率高、可持续使用和污染轻等优点，已成为一种发展前景十分广阔的化学电源。 可供选择的燃料很多，如:氢气、烃类、肼、甲醇、氨、煤气等液态或气态的燃料。 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 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 神舟六号燃料电池发电系统 燃料电池的应用 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 1、氢氧燃料电池——酸性 H2、O2/酸性 负极 电极 还原剂 氧化产物 电极反应式 正极 电极 氧化剂 还原产物 电极反应式 总反应式： Pt H2 H+ 2H2- 4e-＝4H+ Pt O2 H2O O2+4H++4e-＝2H2O 2H2 + O2＝2H2O 三、燃料电池 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 H2、O2/碱性 负极 电极 还原剂 氧化产物 电极反应式 正极 电极 氧化剂 还原产物 电极反应式 总反应式： 2、氢氧燃料电池——碱性 Pt H2 H2O 2H2- 4e-+4OH-＝4H2O Pt O2 OH- O2＋4e-+2H2O＝4OH- 2H2 + O2＝2H2O 三、燃料电池 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 例4、氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。关于以KOH为电解质的氢氧燃料电池叙述错误的是（ ） A、氢氧燃料电池直接把热能转化为电能 B、电子从负极出发，沿导线流向正极 C、负极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O D、电解质 KOH的物质的量不发生变化 A 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 氧化剂 还原剂 Zn Pb Li H2 MnO2 PbO2 LiCoO2 O2 活性物质 负 极 材料 活性物质 正极材料 电解质 隔 膜 化学电池的构造示意图 思考 · 讨论 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 找还原剂 写出稳定的电极产物 找正负 使守恒 看环境 相加减 ②电荷守恒 ③原子守恒 ①电子守恒 正极+负极=总反应式 找氧化剂 酸性补H＋ 碱性补OH－ 给什么补什么 思考 · 讨论 如何准确书写电极反应呢？ 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 酸性 碱性 H2O OH－ O2－ 含氧酸 根离子 熔融氧化物 熔融盐 H2－2e－＝2H＋ H2－2e－＋OH－＝H2O H+ H2O 酸性 碱性 如何准确找出稳定电极产物呢？ H2 O2 O2＋4e－＋2H2O＝4OH－ O2＋4e－＋4H＋＝2H2O O2＋4e－＝2O2－ O2＋4e－＋2CO2＝2CO32－ 思考 · 讨论 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 CO32- （或HCO3-） 碱性 M CO2 CH4－8e－＋10OH－＝CO32-＋7H2O 2CH4－16e－＋18OH－＝2HCO3-＋13H2O Ag－e－＋Cl－＝AgCl Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH)2 Al－3e－＋4OH－＝AlO2-＋2H2O Pb + SO42- -2e-＝PbSO4 Mn＋ 失ne- 盐酸 碱性 碱性 硫酸 如何准确找出稳定电极产物呢？ 思考 · 讨论 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 例5、写出甲烷燃料电池的电极反应式及总反应式。 (1)甲烷、氧气/KOH溶液燃料电池 负极： 正极： 总反应式： CH4 - 8e- + 10OH- ＝ CO32- + 7H2O 2O2 + 8e- + 4H2O ＝ 8OH- CH4+2O2+2OH -＝CO32-+3H2O (2)甲烷、氧气/H2SO4溶液燃料电池 CH4 - 8e-+ 2H2O = CO2 +8H+ 2O2 + 8e- + 8H+ = 4H2O CH4 + 2O2 = CO2+ 2H2O 负极： 正极： 总反应式： 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 例5、写出甲烷燃料电池的电极反应式及总反应式。 (3)甲烷-氧气/熔融氧化物(高温下能传导O2-)燃料电池 CH4 - 8e-+ 4O2- = CO2 + 2H2O 2O2 + 8e- = 4O2- CH4 + 2O2 = CO2+ 2H2O 负极： 正极： 总反应式： (4)甲烷-氧气/熔融碳酸盐(熔融K2CO3)燃料电池 CH4 - 8e-+ 4CO32- = 5CO2 + 2H2O 2O2 + 8e- +4CO2 = 4CO32- CH4 + 2O2 = CO2+ 2H2O 负极： 正极： 总反应式： 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 找正负 使守恒 看环境 相加减 一、电池的分类 二、电极反应式的书写方法 知识总结 ZHI SHI ZONG JIE 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 化学电源 一次电池 酸性锌锰干电池 碱性锌锰干电池 锌银纽扣干电池 二次电池 铅蓄电池 镍镉电池 锂离子电池 燃料电池 氢氧燃料电池 1、下列有关化学电源的描述正确的是(　　) ①一次电池也叫干电池，其活性物质被消耗后不能再生　②二次电池也叫可充电电池，通过充电可使其活性物质再生　③任何电池都是依据原电池的原理制造的 　④化学电源与其他能源相比，具有携带方便，可制成各种形状等优点 A、①②③④ B、①②④ C、③④ D、①②③ B 课堂演练 KE HOU YAN LIAN 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 2、碱性锌锰电池(结构如右图)是一种使用广泛的便携式电源，电池总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O=Zn(OH)2＋2MnOOH。下列说法不正确的是(　　) A、MnOOH中Mn元素化合价为＋3价 B、正极参与反应的物质为MnO2和H2O C、负极反应式为Zn－2e－=Zn2＋ D、金属外壳起到容器作用，不参与反应 C 课堂演练 KE HOU YAN LIAN 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 3、燃料电池是目前电池研究的热点之一。如图所示为某课外小组自制的氢氧燃料电池，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是(　　) A、a电极是负极，该电极上发生氧化反应 B、b电极反应为O2＋4OH－－4e－=4H2O C、电池总反应为2H2＋O2=2H2O D、该电池使用过程中电解质溶液的pH逐渐减小 B 课堂演练 KE HOU YAN LIAN 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 4、液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。一种以肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该燃料电池的叙述不正确的是(　　) A、该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触 B、电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极 C、负极发生的电极反应为N2H4－4e－＋4OH－=N2↑＋4H2O D、该燃料电池持续放电时，OH－从正极向负极迁移，因而离子交换膜需选用阴离子交换膜 B 课堂演练 KE HOU YAN LIAN 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 5、碱性镍锌(Ni－Zn)电池是一种可以替代镍氢电池的新型电池，其总反应为： 2NiOOH＋2H2O＋Zn 2Ni(OH)2＋Zn(OH)2 则下列说法中错误的是(　　) A、电池工作时，OH－向负极移动 B、放电时负极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 C、充电时，与外电源正极相连的电极上电极反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－=NiOOH＋H2O D、充电时阳极附近溶液pH升高 放电 充电 D 课堂演练 KE HOU YAN LIAN 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 学习完毕 感谢聆听 THANKS FOR YOUR WATCHING 学科网苏老师化学工作室 $$