1、1章节名普通高中课程标准实验教科书普通高中课程标准实验教科书 化学选修化学选修4 4 人民教育出版社人民教育出版社第四章第四章 电化学基础电化学基础 第二节第二节 化学电源化学电源23学习目标学习目标 1 1探究燃料电池的工作原理，能书写探究燃料电池的工作原理，能书写电极反应式。电极反应式。2 2从电极材料、电解质溶液、活性物从电极材料、电解质溶液、活性物质等多方面，理解一次电池、二次电池和燃质等多方面，理解一次电池、二次电池和燃料电池的工作原理、性能及其应用。料电池的工作原理、性能及其应用。3 3了解废旧电池对环境的危害，树立了解废旧电池对环境的危害，树立环保意识。环保意识。45一、实验探究
2、一、实验探究1 1、按图、按图1 1所示连接装置，所示连接装置，半分钟左右观察现象；半分钟左右观察现象；图1图22 2、改为图、改为图2 2所示装置，所示装置，再观察现象。再观察现象。KOHKOH溶液溶液KOHKOH溶液溶液氢氧燃料电池工作原理氢氧燃料电池工作原理6讨论问题讨论问题1 1、装置、装置1 1中两个石墨棒上分别是什么气体？怎样产生的？中两个石墨棒上分别是什么气体？怎样产生的？2 2、装置、装置2 2实验观察到电流表指针偏转，说明了什么？实验观察到电流表指针偏转，说明了什么？3 3、请你根据动画分析反应原理，写出两个电极反应式、请你根据动画分析反应原理，写出两个电极反应式和和 总反应
3、式。总反应式。4 4、请从不同角度（原料、环保、能量转换率）谈一下、请从不同角度（原料、环保、能量转换率）谈一下 燃料电池的发展前景。燃料电池的发展前景。7Flash8练习提升练习提升1 1 科学家近年来研制出一种新型细菌燃料科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为：（反应为：（）A.HA.H2 22OH2OH2e2e 2H2H2 2O OB.OB.O2 24H4H4e4e2H2H2 2O OC.HC.H2 22e2e2H2HD.OD.
4、O2 22H2H2 2O O4e4e4OH4OH-C C9讨论问题讨论问题1 1、装置、装置1 1中两个石墨棒上分别是什么气体？怎样产生的？中两个石墨棒上分别是什么气体？怎样产生的？2 2、装置、装置2 2实验观察到电流表指针偏转，说明了什么？实验观察到电流表指针偏转，说明了什么？3 3、请你根据动画分析反应原理，写出两个电极反应式、请你根据动画分析反应原理，写出两个电极反应式和和 总反应式。总反应式。4 4、请从不同角度（原料、环保、能量转换率）谈一下、请从不同角度（原料、环保、能量转换率）谈一下 燃料电池的发展前景。燃料电池的发展前景。10铅蓄电池铅蓄电池11二、二次电二、二次电池池 铅蓄
5、电池是广泛应用于汽车、柴油机车等的启动铅蓄电池是广泛应用于汽车、柴油机车等的启动电源。放电时的总反应式（电池反应）：电源。放电时的总反应式（电池反应）：PbPb(s s)+PbOPbO2 2(s s)+2H2H2 2SOSO4 4=2PbSO=2PbSO4 4(s s)+2H2H2 2O O负极：负极：Pb-2ePb-2e-+SOSO4 42-2-=PbSO=PbSO4 4正极：正极：PbOPbO2 2+2e2e-+4H4H+SOSO4 42-2-=PbSO=PbSO4 4+2H2H2 2O O原来的正极发生的反应类型是原来的正极发生的反应类型是 。写出正负极的电极反应式：写出正负极的电极反应
6、式：还原反应还原反应氧化反应氧化反应还原反应还原反应氧化反应氧化反应充电时，原来的负极发生的反应类型是充电时，原来的负极发生的反应类型是 。12练习提升练习提升2 2 电瓶车所用电池一般为可充电的铅蓄电池，电池电瓶车所用电池一般为可充电的铅蓄电池，电池总反应式为：总反应式为：Pb+PbOPb+PbO2 2+4H+4H+2SO+2SO4 42 2 2PbSO2PbSO4 4+2H+2H2 2O O，则下列说法正确的是则下列说法正确的是（）DA A放电时：电子流动方向由正极放电时：电子流动方向由正极到负极到负极B B放电时：正极反应是放电时：正极反应是Pb-2ePb-2e+SO+SO4 42 2P
7、bSOPbSO4 4C C充电时：充电时：铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连连D D充电时：阳极反应是充电时：阳极反应是 PbSOPbSO4 42e2e+2H+2H2 2O OPbOPbO2 2+SO+SO4 42 2+4H+4H+1314锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌-锰干电池的结锰干电池的结构构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等(2)(2)正极反应中，前后经历下列反应：正极反应中，前后经历下列反应：2NH2NH4 42e2e2NH2NH3 3H H2 2；2MnO2MnO2 2H H2 2MnMn2 2O O3 3H H2 2O
8、 O如果没有如果没有MnOMnO2 2参与，干电池将难于持续稳定参与，干电池将难于持续稳定工作，试说明理由：工作，试说明理由：_三、一次电池三、一次电池(1)(1)干电池用久了就会变软，其原因是干电池用久了就会变软，其原因是 _ _ 锌锰干电池锌锰干电池(如右图如右图)是普遍使用的化学是普遍使用的化学电池，其中含有电池，其中含有MnOMnO2 2、NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2等糊状等糊状物。以锌筒为负极材料，石墨为正极材料。物。以锌筒为负极材料，石墨为正极材料。该干电池的工作原理是：该干电池的工作原理是：ZnZn2MnO2MnO2 22NH2NH4 4+ZnZn2 2MnMn
9、2 2O O3 32NH2NH3 3H H2 2O O 15练习提升练习提升3 3A A电池工作时，锌失去电子电池工作时，锌失去电子B B电池正极的电极反应式为电池正极的电极反应式为2MnO2MnO2 22H2H2 2O O2e2e2MnOOH2MnOOH2OH2OHC C电池工作时，电子由正极通过外电路流电池工作时，电子由正极通过外电路流 向负极向负极D D外电路中每通过外电路中每通过0.2 mol0.2 mol电子，锌的质电子，锌的质量理论上减少量理论上减少6.5 g6.5 gC C 广泛应用的锌锰碱性电池以氢氧化广泛应用的锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：钾溶液为电解液
10、，电池总反应式为：ZnZn2MnO2MnO2 22H2H2 2O O2MnOOH2MnOOHZn(OH)Zn(OH)2 2，下列，下列说法错误的是说法错误的是()16优点：使用方便，便宜；优点：使用方便，便宜；缺点：寿命短，存放期短，不缺点：寿命短，存放期短，不 能充电。能充电。优点：电容量大，使用寿命长；优点：电容量大，使用寿命长；缺点：不能充电，价格较高。缺点：不能充电，价格较高。优点：电压稳定，电容量大，优点：电压稳定，电容量大，可充电，较便宜；可充电，较便宜；缺点：笨重，防震性差，不防缺点：笨重，防震性差，不防 漏。漏。课堂小结课堂小结电池名称电池名称电电 极极 反反 应应主要优缺点主
11、要优缺点普通普通锌锰电池锌锰电池负极负极:Zn:Zn2e2eZnZn2 2正极正极:2NH:2NH4 4+2e2e2NH2NH3 3H H2 2 碱性碱性锌锰电池锌锰电池负极负极:Zn2OH2eZn(OH)2正极正极:2MnO22H2O2e2MnOOH2OH 铅蓄电池铅蓄电池负极负极:Pb2eSO42=PbSO4正极正极:PbO22e4H SO42=PbSO42H2O 燃料电池燃料电池 17一节电池一节电池的危害有的危害有多大？多大？据专家测试：据专家测试：一节钮扣电池能污染一节钮扣电池能污染6060万万升水；升水；一节一号电池烂在地里，能使一节一号电池烂在地里，能使一平方米一平方米的土地失去
12、利用价值。的土地失去利用价值。有关专家指出，废旧电池如果与生活垃圾混合处理，电池腐有关专家指出，废旧电池如果与生活垃圾混合处理，电池腐烂后，其中的烂后，其中的汞、镉、铅、镍汞、镉、铅、镍等重金属溶出会污染水体和土壤，等重金属溶出会污染水体和土壤，并通过食物链最终危害人类健康。人如果汞中毒，会患中枢神并通过食物链最终危害人类健康。人如果汞中毒，会患中枢神经疾病，死亡率高达经疾病，死亡率高达40%40%；镉则被定为；镉则被定为IAIA级致癌物质级致癌物质。资料卡片资料卡片18结语感谢各位领导专家的指导！感谢各位领导专家的指导！19结语感谢各位领导专家的指导！感谢各位领导专家的指导！20结语感谢各位
13、领导专家的指导！感谢各位领导专家的指导！21放大1KOHKOH溶溶液液图122放大2KOHKOH溶溶液液图223练习提升练习提升1 1氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a a极的电极反极的电极反应式：应式：，KOH溶液溶液O2H2OCH4a bCH4+10OH-8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+
14、2KOH=K2CO3+3H2O此时电池内总的反应式此时电池内总的反应式 ：。24氢氧燃料汽氢氧燃料汽车车燃料电池公共汽车25珍爱环境珍爱环境爱护家园爱护家园26纽扣电池纽扣电池27一、从电极材料是否直接参加电极反应认识类型类型实例实例1 1、两极材料都反应、两极材料都反应银锌纽扣电池银锌纽扣电池2 2、仅负极材料反、仅负极材料反应应锌锰干电池锌锰干电池3 3、两极材料都不反、两极材料都不反应应氢氧燃料电池氢氧燃料电池28二、从电解质的酸碱性认识类型类型实例实例酸性酸性中性中性碱性碱性铅蓄电池铅蓄电池海水电池海水电池纽扣电池纽扣电池锌锰碱性干电池锌锰碱性干电池29电极电极电解质电解质氧化性物质氧
15、化性物质还原性物质还原性物质材料材料状态及电解质溶液状态及电解质溶液的酸碱性的酸碱性能否充放电能否充放电化学电源化学电源温馨提示温馨提示-2价的氧原子在水溶液中不能独立存在，碱性和中价的氧原子在水溶液中不能独立存在，碱性和中性溶液中其存在于性溶液中其存在于OH-中，酸性溶液中其存在于中，酸性溶液中其存在于H2O中。中。30三、从电池能否充放电及使用寿命认识类型类型实例实例一次电池一次电池二次电二次电池池燃料电池燃料电池31海水电池32普通锌普通锌-锰干电池的结锰干电池的结构构锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和CNH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等33典例导学典例导学2 2、氢镍电池是近年开发
16、出来的可充电电池，它、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。氢镍电池可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式为的总反应式为 H H2 2NiO(OH)NiO(OH)Ni(OH)Ni(OH)2 2。根。根据此反应式判断，下列叙述中正确的是据此反应式判断，下列叙述中正确的是()A A电池放电时，电池负极周围溶液的电池放电时，电池负极周围溶液的pHpH不断增不断增大大B B电池放电时，镍元素被氧化电池放电时，镍元素被氧化C C电池充电时，氢元素被还原电池充电时，氢元素被还原D D电池放电时，电池放电时，H H2 2是负极是负极2134银锌纽扣电银锌纽扣电池池
17、锌负极锌负极氧化银正氧化银正极极浸了浸了KOH(aq)的隔的隔板板三、一次电池三、一次电池35纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银，电解纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银，电解质质溶液为溶液为KOHKOH溶液。放电时两个电极反应分别为溶液。放电时两个电极反应分别为负极：负极：Zn+2OHZn+2OH-2e-2e-=ZnO+H =ZnO+H2 2O O正极：正极：AgAg2 2O+HO+H2 2O+2eO+2e-=2Ag+2OH =2Ag+2OH-下列说法中，说法正确的是（下列说法中，说法正确的是（）A.A.锌是负极，氧化银是正极锌是负极，氧化银是正极B.B.锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应C.C.溶液中溶液中OHOH向正极移动，向正极移动，K K，H H向负极移动向负极移动D.D.在电池放电过程中，电解质溶液的酸碱性基在电池放电过程中，电解质溶液的酸碱性基本保持不变本保持不变典例导学36引入337引入4普通干电池手机锂电池银锌钮扣电池笔记本电脑 专用电池 摄像机专用电池
