2017-2018学年人教版选修4 第4章第2节 化学电源 （教案+课件+作业）3份打包

第四章 电化学基础 第二节 化学电源 ［学与问］在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？ 电池 化学电池 太阳能电池 原子能电池 将化学能转换成电能的装置 将太阳能转换成电能的装置 将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置 用途广泛的电池 用于汽车的铅蓄电池和燃料电池 用途广泛的电池 用于“神六”的太阳能电池 笔记本电脑专用电池 手机专用电池 摄像机专用电池 各式各样的纽扣电池 小型高性能燃料电池 阅读课文P79页并回答问题： 1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？ 2、判断电池的优劣标准主要是什么？ 3、目前化学电池主要分哪几大类？ 能量转换效率高，供能稳定可靠，可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作 单位质量或单位体积所能输出电能的多少，即比能量的大小；输出功率的大小即比功率的大小以及电池的存储时间的长短。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。 化学电池 氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料电池 电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用。 又称充电电池或蓄电池。放电后经充电可使电池中的活性物质获得重生，恢复工作能力，可多次重复使用。 是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电源，又称连续电池。 一次电池 二次电池 燃料电池 铅蓄电池 锌银蓄电池 镍镉电池 锂离子电池 普通干电池 碱性锌锰电池 锌银纽扣电池 一、一次电池——干电池 (-)Zn│NH4Cl+ZnCl2│MnO2,C(+) 负极(Zn)： Zn–2e- =Zn2+ 正极(MnO2和C)： 2MnO2+ 2NH4+ +2e- =2MnOOH+2NH3 电池总反应： Zn+2MnO2+2NH4Cl =2MnOOH+ ZnCl2+2NH3 工作原理 普通锌锰电池 锌筒 石墨棒 MnO2和C 普通锌锰干电池的结构 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 碱性锌锰电池构造示意图 (-) Zn│KOH│MnO2 (+) 负极(Zn)： Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正极(MnO2)： 2MnO2+2H2O+2e- =2MnOOH+2OH- 电池总反应： Zn+2MnO2+2H2O =2MnOOH+Zn(OH)2 优缺点简析：只能一次使用，不能充电；价格较贵；比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电。 碱性电池 一、一次电池——锌银电池(纽扣电池) (-) Zn│KOH│Ag2O (+) 负极(Zn)： Zn +2OH- -2e- =ZnO+H2O 正极(Ag2O)： Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH- 电池总反应： Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag 二、二次电池——铅蓄电池 (-) Pb│H2SO4│PbO2 (+) 负极(Pb)： Pb-2e-+SO42-=PbSO4 正极(PbO2)： PbO2+2e-+4H++SO42- =PbSO4+2H2O 电池总反应： Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 阅读P82了解铅蓄电池的充电原理及铅蓄电池的优缺点。 放电原理 充电原理 ①放电过程 负极：氧化反应 Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s) 正极：还原反应 PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=2PbSO4 (s) +2H2O(l) 放电过程总反应： Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l) ②充电过程 阴极(接电源负极)：还原反应 PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq) 阳极(接电源正极)：氧化反应 2PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq) 充电过程总反应： 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境 优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉 其它二次电池：镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池…… 铅蓄电池的充放电过程： 铅蓄电池的优缺点简析： 充电 放电 2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 三、燃料电池——氢氧燃料