2023化学苏教版选择性必修一 1.2.2 一次电池和二次电池（共32张ppt）

(共32张PPT)
第2课时 一次电池和二次电池
专题1 化学反应与能量变化
第二单元 化学能与电能的转化
1．能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。
2．充分利用铅蓄电池的案例素材，发展对原电池工作原理的认识。
学习目标
核心素养
宏观辨识与微观探析：
能从宏观和微观结合的视角认识常见化学电源的结构、工作原理及物质与能量转化。
科学态度与社会责任：
具有理论联系实际的观念，有将化学成果应用于生产、生活的意识，能依据所学原电池知识解释生产、生活中简单的化学问题；在实践中逐步形成保护环境的观念。
活动探究
普通锌锰干电池 碱性锌锰电池
普通锌锰干电池和碱性锌锰电池的构造如下图所示：
[思考交流]
1．你能指出两种干电池中的正、负极材料及电解质吗？
提示：普通锌锰干电池的负极为Zn，正极为石墨棒，电解质为NH4Cl、ZnCl2，碱性锌锰电池的负极为Zn，正极为MnO2，电解质为KOH。
2．试写出碱性锌锰电池的正、负极反应式。
提示：负极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，
正极反应式：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnOOH＋2OH－。
3．对比两种干电池，比较两种电池的优缺点。
提示：普通锌锰干电池中的NH4Cl糊呈酸性，能腐蚀负极材料Zn，故该干电池不能长时间储存；碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能好，它的比能量和可储存时间均有所提高，是普通锌锰干电池的升级换代产品。
一、一次电池
知识梳理
1．化学电源
(1)概念
化学电池是将化学能转化为电能的装置。
(2)分类
(3)优点
①化学电池的能量转换效率较高，供能稳定可靠。
②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。
③使用方便，易于维护，可在各种环境下工作。
(4)判断电池优劣的主要标准
①比能量：电池单位质量或单位体积所输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。
②比功率：电池单位质量或单位体积所输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。
③电池的可储存时间的长短。
(5)化学电池回收利用
废旧电池中含重金属和酸碱等有害物质，应回收利用，既减少污染，又节约资源。
普通锌锰干电池 碱性锌锰电池
装置
电极反应式及电池反应方程式　　 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
电池反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=== 2MnOOH＋Zn(OH)2
特点 优点：制作简单，价格便宜。 缺点：放电时间短，放电后电压下降较快 优点：克服了普通锌锰干电池的缺点，单位质量所输出的电能多，储存时间长，适用于大电流和连续放电
2．普通锌锰干电池和碱性锌锰电池
3．银锌电池
(1)构成：常见的纽扣电池为银锌电池，一般用不锈钢制成小圆盒形，圆盒由正极壳和负极盖组成，盒内靠近正极壳的一端填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，靠近负极盖的一端填充由锌汞合金组成的负极活性材料，电解质溶液为浓KOH溶液，溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜，将电极与电解液分开，如图所示。
(2)电极反应式及电池反应方程式
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
电池反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag
(3)优点：银锌电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点。
(4)用途：常制成纽扣式微型电池，广泛用于电子手表、计算器和其他微型电子仪器中。
巩固练习
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。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，电池反应方程式为Zn＋2MnO2＋2H2O=== Zn(OH)2＋2MnOOH，下列说法错误的是 (　　)
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g
C
【解析】由所给的电池反应方程式可知，电池工作时，每有 1 mol Zn参加反应，会有2 mol 电子从负极Zn经外电路流向正极，并在正极发生反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－，则外电路每通过0.2 mol电子，Zn的质量减少6.5 g。
2．纽扣电池可用作计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，用KOH溶液做离子导体，电池反应方程式为Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2，下列关于该电池的叙述不正确的是 (　　)
A．正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
B．Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应
C．使用时，电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，Zn是负极
D．使用时，溶液中OH－向Ag2O极移动
D
【解析】由电池反应方程式可知，Ag2O为正极，Ag2O得电子发生还原反应，碱性环境中，正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，A正确；Zn为负极，Zn失电子发生氧化反应，Ag2O为正极，Ag2O得电子发生还原反应，B正确；Zn为负极，Ag2O为正极，放电时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，C正确；电解质溶液中的阴离子移向负极，则OH－向Zn极移动，D错误。
活动探究
铅蓄电池是最常见的二次电池。铅蓄电池是由两组平行的栅状铝合金极板交替排列而成，可放电也可充电，一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳(防止酸液泄漏)。铅蓄电池设有多层电极板，其中正极板上覆盖有棕褐色的PbO2，负极板上覆盖有海绵状的金属Pb，正、负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料隔开(防止电极之间发生短路)，两极均浸入H2SO4溶液中，如图所示。
已知铅酸蓄电池的充、放电过程：
Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。
放电
充电
[思考交流]
1．写出铅蓄电池放电时的负极、正极的电极反应式。
提示：负极反应式：Pb＋－2e－===PbSO4；
正极反应式：PbO2＋4H＋＋＋2e－===PbSO4＋2H2O。
2．铅蓄电池放电时，正极区域溶液的pH是如何变化的？
提示：铅蓄电池放电时，正极的电极反应式为PbO2＋4H＋＋＋2e－=== PbSO4＋2H2O，反应消耗H＋，故c(H＋)下降，pH升高。
3．铅蓄电池充电时的反应和放电时的反应是可逆反应吗？
提示：不是；充电时的反应和放电时反应的反应条件不同。
4．铅蓄电池放电时，两极发生什么反应？充电时两极发生什么反应？据此，在充电时，怎样连接电源的两极？
提示：放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；充电时，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应；铅蓄电池在充电时，负极接电源负极，正极接电源正极。
二、二次电池
知识梳理
1．二次电池
二次电池又称为充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。
2．铅蓄电池
(1)工作原理
知识梳理
放电 负极
正极
电池反应 Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
充电 阴极
阳极
电池反应 2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4
合并总反应 Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O
放电
充电
(2)电池的优缺点
①优点：可多次重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产、生活中应用广泛。
②缺点：比能量低、笨重，废弃电池会污染环境。
3．可充电电池充、放电时电极的连接
巩固练习
1．下列关于铅蓄电池的说法正确的是 (　　)
A．放电时，正极发生的电极反应是Pb＋===PbSO4＋2e－
B．放电时，该电池的负极材料是铅板
C．充电时，电池中硫酸的浓度不断减小
D．充电时，阳极发生的反应是PbSO4＋2e－===Pb＋
B
【解析】铅蓄电池充、放电总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。放电时Pb作负极，发生的电极反应为Pb－2e－＋===PbSO4，正极发生的反应为PbO2＋2e－＋4H＋＋===PbSO4＋2H2O。充电时，H2SO4的浓度不断增大，阳极上失去电子发生氧化反应。
放电
充电
2．镍镉(Ni Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2
有关该电池的说法正确的是 (　　)
A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O
B．充电过程是化学能转化为电能的过程
C．放电时负极附近溶液的碱性不变
D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
放电
充电
A
【解析】由总反应可知，放电时，负极Cd发生氧化反应：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，负极碱性变弱，C项错误；正极反应为2NiOOH＋2e－＋2H2O===2Ni(OH)2＋2OH－，放电时，OH－由正极向负极移动，D项错误；充电时，电能转化为化学能，B项错误；充电时阳极发生氧化反应，即为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，A项正确。
当堂检测
1．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为硫酸，工作时的电池反应方程式为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列结论正确的是 (　　)
A．Pb为正极被氧化
B．溶液的pH不断减小
C．只向PbO2处移动
D．溶液的pH不断增大
D
【解析】由Pb元素化合价的变化，可以看出Pb是负极， A错误；由题给电池反应方程式可以看出硫酸不断被消耗，故pH不断增大， B错误，D正确；原电池工作时，阴离子向负极移动，即移向Pb极，C错误。
2．微型锂碘电池可用作植入某些心脏病人体内的心脏起搏器的电源。这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I－。下列有关说法正确的是 (　　)
A．正极反应：2Li－2e－===2Li＋ B．负极反应：I2＋2e－===2I－
C．电池反应是2Li＋I2===2LiI D．金属锂作正极
【解析】该电池中Li的活泼性强，作负极，其发生的反应为2Li－2e－===2Li＋，B、D均错误；正极发生的反应为I2＋2e－===2I－，A错误；电池反应为2Li＋I2===2LiI，C正确。
C
3．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O
3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。下列叙述不正确的是 (　　)
A．放电时负极反应为 Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
B．充电时阳极反应为 Fe(OH)3－3e－＋5OH－===F＋4H2O
C．放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化
D．放电时正极附近溶液的碱性增强
放电
充电
C
【解析】放电时负极发生氧化反应：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，正极发生还原反应：F＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－，电极附近溶液碱性增强，A、D正确，C不正确；充电时阳极发生氧化反应：Fe(OH)3－3e－＋5OH－===F＋4H2O，B正确。
本节内容结束