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人教版(新)高中化学必修2发展中的化学电源课件

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高中化学审核员

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第二章     化学反应与能量

  第二节《化学能与电能》
        第2课时

 正宁县第四中学           赵红霞
复习:       原电池的原理及构成原电池的条件

 负极:Zn — 2e-=Zn2+
                               正极:2H++2e-=H ↑
 发生了氧化反应           -                      2
                 e             发生了还原反应
     锌片                   铜片

                      H
                      +
                SO4  H+


             硫酸溶液
实战演练:

 判断:右
 图装置能                        H2SO4溶液
 否构成原                       Zn
 电池?                        Ag
   这个装置早在200多年前就指出来了
   他的别名叫伏打电池,是意大利科学家伏
   打制出来的,说到伏打同学们应该很熟悉,
   物理学中电压单位伏特,就是指伏打。
     思考:该装置有什么缺?
【学习目标】

 1.了解生活中常用的化学电源和新型化学电
  池;
 2.从电子转移的角度理解化学能向电能转化
  的本质
 【学习重点】【学习难点】
 通过对常用化学电源和新型化学电池原理的
  了解,进一步巩固原电池原理。
二.发展中的化学电源

 • 1.干电池
 • 干电池是一种伏
 • 打电池,利用目
 • 中吸收剂使内含
 • 物成为不会外溢
 • 的糊状。常用作
 • 手电筒照明、收
 • 音机等电源。
 (—)Zn ∣NH4Cl ∣MnO2.C(+)

(1)普通锌锰电池:
属于一次性电池,
其负极反应为           -    2+
           Zn — 2e = Zn
正极反应为        +   -
         2NH4 + 2e = 2NH3  + H2
总反应:                +         2+
       2MnO2+Zn+2NH4 =Mn2O3+Zn +2NH3
广泛用于卡式录音机、闪光灯、电动玩具、
袖珍电视机等。
思考与交流(P42):这种电池的缺点?
• 锌锰电池在使用过程中,锌会逐渐溶解,锌外
 壳变薄,最后内部的糊状电解液泄漏出来,对
 电器腐蚀。
•    为防止泄漏,在外壳套上金属筒或塑料,
 制成防漏电池。
• 为了延长电池的寿命和提高其性能,人们将电
 池内的电解质氯化铵换成湿的氢氧化钾,制成
 了碱性锌锰电池。
• (2)碱性干电池


   (—)Zn ∣KOH∣MnO2.C(+)

   负极:Zn-2e-  +4OH-=[Zn(OH)4]2-
                  -              -
    正极:2MnO2+2e   +H2O=Mn2O3+2OH
                -                  2
总:2MnO2+Zn+2OH  +H2O=Mn2O3+[Zn(OH)4]
   锌錳干电池、碱性干电池统称
一次性电池

锌錳干电池、碱性干电池的缺陷
是什么?
如何改进?

放电之后不能充电,内部的氧
化还原反应是不可逆的。
2.充电电池:

• 1.充电电池又称二次电池,能够重复使用至一定
 的周期。
• 2.充电电池:氧化还原反应在充电时可以逆向进
 行。
         放电
• 化学能           电能
         充电
(1)铅蓄电池:

 铅蓄电池:最早使用的充电电池,它是用
硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳,在正极

板上有一层棕褐色的PbO2,负极板是海绵
状的金属铅,两极均浸入硫酸溶液中。
铅蓄电池放电时电极反应:
负极                2-  -
   ( Pb ): Pb + SO4 —2e =PbSO4
正极                +   2-  -
  ( PbO2 ):PbO2 + 4H + SO4 + 2e =PbSO4 + 2H2O
电解质
      (H2SO4)

 铅蓄电池充电和放电的总化学方程式:
                 放电
 PbO2 + Pb + 2H2SO4                   2PbSO4 + 2H2O
                 充电
(2)镍镉充电电池:

   它是一种体积少,具有残留性记忆的充电电池,可重
 复使用500次以上。它以Cd为负极,NiO(OH)为正极。
 总反应为:

 Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2
 KOH为电解液。广泛用于收录机、无线对
 讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等,但有毒。
      铅蓄电池中铅的相对原子
      质量是207,那么铅蓄电
      池的缺陷是什么,如何改
      进?体积大,有污染
寻找一下导电性好,相对原子质量
小的金属做电极
            锂
         锂离子电池

•  锂离子电池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。
资料:对自然坏境威胁最大的物种物质
即铬、镉、铜、铅、汞。
电池包含三种镉、汞、铅

 综上所述:这些电池有什么缺陷呢?
      废旧电池的回收
                           电池中含有大量的重金属
有机汞中毒,患者手足失调,步行困难,运动障碍,听力及言语障碍,如锌、铅、镉、汞、锰等。
肢体麻木                       据专家测试,一节纽扣电
感觉障碍,视野缩小,重者神经错乱,痉挛,最终死亡池能污染60万升水;一节
                           一号电池烂在地里,能使
                           一平米的土地失去利用价
                           值。若将旧电池混入生活
                           垃圾一起填埋,渗出的重
                           金属物质就会渗透土壤、
                           污染地下水,进而进入鱼
                           类、农作物等,破坏人类
                           生存环境,间接威胁到人
痛痛病:导致骨骼中钙流失,造成骨骼软化,萎缩,四指弯曲,
                           类的健康,有的还能致癌。
脊椎变形,连咳嗽都会引起骨折。
                           所以我们不要乱扔电池,
而且患者不能进食,会疼痛无比,因此又称为骨痛病。
                           要及时回收。
• 我国是电池消耗大国,2001年我国电池的
 产销是140亿节,约占世界电池的1/3/。
• 目前,市场销售的国内外电池单体产品,
 均需标注汞的含量(电池产品汞含量的标
 注方法,国内环保电池厂家标注不一,有
 “低汞”、“无汞”或“汞为0”、“水银
 为0”等几种方式)。消费者购买电池时,
 只需看电池的汞含量,就可以知道是不是
 环保电池。

3、燃料电池—高效、坏境友好的电池
燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转
换成电能的化学电池
它的电极材料一般为活性电极,具有很强的催化活性,
如铂电极,活性炭电极等。
(例如:H2和O2的燃料电池,CH4和O2的燃料电池)
   3、燃料电池

氢燃料电池的工作原理是:负极氢
气被氧化失去电子,或称“燃烧掉
了”。这些负电子流到电池的正极,
同时,余下的氢离子通过电解液被
送到正极。     在正极,与氧气发生
反应并从正极吸收电子。这一反应
的产品是电流、热量和水。

 3 .燃料电池


                     -    +
               2H2 - 4e = 4H
负极(H2):

                           -    -
正极(O2):        O2 + 2H2O + 4e = 4OH

总反应:      2H2 +O2 = 2H2O
【知识升华】

       介质
              电池反应:  2H2 +O2 = 2H2O

       酸性     负极
                             -    +
                       2H2 - 4e = 4H
              正极            +    -
                      O2 + 4H + 4e = 2H2O
       中性     负极            -    +
                      2H2 - 4e = 4H
              正极                  -     -
                      O2 + 2H2O + 4e = 4OH
       碱性     负极              -   -
                      2H2 +4OH - 4e =  4H2O 
              正极                   -    -
                       O2 + 2H2O + 4e = 4OH

一定要会判断:酸性有H+                (肯定没有OH-);
                 碱性有OH-      (肯定没有H+)
本节收获

           发展中的的化学电源


   普通锌锰电池             铅蓄电池
                                      氢氧燃料电池
   碱性锌锰电池
                     锂离子电池
    一次性电池
    (干电池)            二次电池               燃料电池
                    (充电电池)
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