选修4 1.3 化学能转化为电能——电池 教案 (2)

第一章第3节 化学能转化为电能——电池第2课时
【复习提问】1、什么是原电池？构成原电池要有哪些条件？
2、（99理综）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在1500℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
阴极反应式： O2 + 2CO2 + 4e— → 2CO32—
阳极反应式： 　　　　 ；
总电池反应式: 。
【引入新课】根据原电池工作的原理制成能够实际应用的原电池就是化学电源。常见的化学电源可以分为以下几类。
【板书】二、化学电源
一次电池
放电时——原电池反应
（一）分类 二次电池（可充电电池）
充电时——电解池反应
燃料电池
【教师】下面我们来看看几种比较重要的化学电源，看看它们工作时所发生的反应。
【板书】（二）几种重要的电池
【阅读】指导学生阅读课本P23——P25。
【讲解并板书】
1、锌锰干电池
（1）酸性锌锰干电池
A、结构：负极为包裹电解质氯化铵和氯化锌的锌壳、正极为石墨电极
B、反应原理
负极：Zn →Zn2+ + 2e— 正极：2NH4+ + 2e— → 2NH3 + H2
总方程式：Zn + 2NH4Cl = ZnCl2 + 2NH3 + H2
C、缺点：新电池会发生自放电而使存放时间缩短、放电后电压下降较快等。
（2）碱性锌锰干电池
A、优点：克服了酸性锌锰干电池的缺点
B、结构：负极为锌粉、正极为石墨，正负极混在电解质中
C、反应原理：
负极：Zn + 2OH— →ZnO +H2O + 2e—
正极：MnO2 +2H2O + 2e— →Mn(OH)2+2OH—
总方程式：Zn + MnO2 +2H2O = ZnO + Mn(OH)2
【过渡】碱性锌锰干电池的制作工艺要求高，使用不太普及，使用比较普及的还是可充电电池——铅蓄电池。下面我们来看看铅蓄电池的结构和工作原理
【板书】
H2SO4溶液
【讲解】铅蓄电池是有很多个这样的电池串联而成的。Pb作负极，PbO2作正极。
【板书】2、铅蓄电池
放电时：
负极：Pb + SO42— → PbSO4 + 2e—
正极：PbO2 + 4H+ + SO42— + 2e— → PbSO4 + 2H2O
总方程式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O
【教师】充电时与放电时的反应正好相反，充电的目的要是在电池负极产生的PbSO4变成Pb，正极产生的PbSO4变成PbO2。由PbSO4变成Pb，Pb的化合价降低，要得到电子，接在电源的负极，由PbSO4变成PbO2，Pb的化合价升高，要失去到电子，接在电源的正极，示意图如下：
H2SO4溶液
【板书】充电时：
阴极（电池的负极）：PbSO4 + 2e— → Pb + SO42—
阳极（电池的正极）：PbSO4 + 2H2O → PbO2 + 4H + SO42— + 2e—
总方程式：2PbSO4 + 2H2O === Pb + PbO2 + 2H2SO4
【教师】综合起来的反应，看书上P24和P25。这种电池还有一个缺点，就是太重了，单位重量电极材料释放的电能小。下面我们看看一种新型的燃料电池。
【板书】3、燃料电池
（1）结构：
（2）常见的燃料电池 注意：电解质溶液对反应的影响
A、氢氧燃料电池
碱性电解液：
正极：2H2 + 4OH— → 4H2O + 4e— 负极：O2 + 2H2O + 4e— → 4OH—
酸性电解液：
正极：2H2 → 4H+ + 4e— 负极：O2 + 4H+ + 4e— → 2H2O
中性电解液：
正极：2H2 → 4H+ + 4e— 负极：O2 + 2H2O + 4e— → 4OH—
B、乙醇燃料电池（类似甲烷燃料电池）
【课堂练习】1、（1999年全国高考化学题）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：1/2H2+NiO(OH) Ni(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是负极
2、（2006广东）某可充电的锂离子电池以LiMn2O2为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+ LiMn2O4= Li2Mn2O4 。下列说法正确的是（ ）
A.放电时， LiMn2O4发生氧化反应
B.放电时，正极反应为： Li++ LiMn2O4+e—= Li2Mn2O4
C.充电时， LiMn2O4发生氧化反应
D.充电时，阳极反应为： Li++ e—= Li
3、如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H)和电子。电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。电池总反应式为：2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。下列说法中正确的是（ ）
A．左边的电极为电池的负极，a处通入的是甲醇
B．右边的电极为电池的负极，b处通入的是空气
C．电池负极的反应式为：
CH3OH + H2O →CO2+ 6H+ + 6e—
D．电池的正极反应式为：O2+2H2O+4e—→4OH—
【作业】P31 2 P33 8
【板书设计】二、化学电源
一次电池
放电时——原电池反应
（一）分类 二次电池（可充电电池）
充电时——电解池反应
燃料电池
（二）几种重要的电池
1、锌锰干电池
（1）酸性锌锰干电池
A、结构：负极为包裹电解质氯化铵和氯化锌的锌壳、正极为石墨电极
B、反应原理
负极：Zn →Zn2+ + 2e— 正极：2NH4+ + 2e— → 2NH3 + H2
总方程式：Zn + 2NH4Cl = ZnCl2 + 2NH3 + H2
C、缺点：新电池会发生自放电而使存放时间缩短、放电后电压下降较快等。
（2）碱性锌锰干电池
A、优点：克服了酸性锌锰干电池的缺点
B、结构：负极为锌粉、正极为石墨，正负极混在电解质中
C、反应原理：
负极：Zn + 2OH— →ZnO +H2O + 2e—
正极：MnO2 +2H2O + 2e— →Mn(OH)2+2OH—
总方程式：Zn + MnO2 +2H2O = ZnO + Mn(OH)2
2、铅蓄电池
放电时：
负极：Pb + SO42— → PbSO4 + 2e—
正极：PbO2 + 4H+ + SO42— + 2e— → PbSO4 + 2H2O
总方程式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O
充电时：
阴极（电池的负极）：PbSO4 + 2e— → Pb + SO42—
阳极（电池的正极）：PbSO4 + 2H2O → PbO2 + 4H + SO42— + 2e—
总方程式：2PbSO4 + 2H2O === Pb + PbO2 + 2H2SO4
3、燃料电池（1）结构：
（2）常见的燃料电池 注意：电解质溶液对反应的影响
A、氢氧燃料电池
碱性电解液：
正极：2H2 + 4OH— → 4H2O + 4e— 负极：O2 + 2H2O + 4e— → 4OH—
酸性电解液：
正极：2H2 → 4H+ + 4e— 负极：O2 + 4H+ + 4e— → 2H2O
中性电解液：
正极：2H2 → 4H+ + 4e— 负极：O2 + 2H2O + 4e— → 4OH—
B、乙醇燃料电池（类似甲烷燃料电池）