鲁科版高中 化学 选修1 主题3 课题1 电池探秘（共31张ppt)

(共31张PPT)
主题三 合理利用化学能源
课题1 电池探秘
学习目标
1．了解原电池的组成及工作原理。
2．了解生活中常用化学电源，能根据需要
合理选择电池。
3．了解电池对环境的影响及电池的发展方向。
用途广泛的电池
太阳能电池
手机专用电池
纽扣电池
锌锰干电池
铅蓄电池
燃料电池
一、原电池的组成
仪器和药品：灵敏电流计、铜线、铁线、导线、培养皿、橘子
注意：铜线、铁线较尖锐，使用时小心。
利用所给材料设计橘子电池，观察实验现象并总结出原电池的组成条件。
演示实验：橘子电池
实验1：两个相同电极插入单瓣橘子
实验2：两个不同电极插入单瓣橘子
实验3：两不同电极插入两瓣分开的橘子
两瓣分开的橘子不能产生电流，如何改进才能产生电流？
实验4：两瓣分开的橘子——改进
1.两瓣接触
2.加NaCl溶液
小结：
1 有两种活动性不同的电极
分组讨论总结：原电池形成条件
2 电极材料均插入电解质溶
液中，形成闭合回路
3 有一个能自发进行的氧化还原反应
实验1：两相同电极插入单瓣橘子—
实验2：两不同电极插入单瓣橘子—
实验3：两不同电极插入两瓣分开的橘子—
实验4：两瓣分开的橘子改进
1.两瓣接触—
2.加NaCI溶液—
无电流
有电流
无电流
有电流
有电流
练习
判断下列装置是否能形成原电池？
A
B
C
D
E
F
CDE
提炼模型
稀H2SO4
Zn
Cu
G
二、原电池的工作原理
未形成闭合回路前：锌片有气泡产生，铜片没有气泡产生
形成闭合回路后： 锌片逐渐溶解，铜片有气泡产生，电 流计指针发生偏转。
稀H2SO4
Zn
Cu
G
根据实验现象，思考一下此铜锌原电池装置中锌铜两极分别发生了什么反应？
思考：
锌电极：
Zn－2e－＝Zn2+
铜电极：
2H＋＋2e－＝H2↑
负极：电子流出的极（锌片）
正极：电子流入的极（铜片）
总结：原电池工作原理
正极：得e-被还原
2H＋＋2e－＝H2↑
负极：失e-被氧化
Zn－2e－＝Zn2+
电子e-
SO42-阴离子
阳离子H+Zn2+
负极
正极
电子e-
3原电池工作原理的探究-播放动画演示
练习
1.某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，则该金属可能为( )
A．铝 B．铜 C．锡 D．硅
2.已知空气-锌电池的电极反应为：
锌片：Zn+20H--2e- =ZnO+H20
石墨：02+2H20+4e- =40H-
根据此判断，锌片是( )
A．负极，并被氧化 B．负极，并被还原
C．正极，并被氧化 D．正极，并被还原
C
A
三、化学电源
小型高性能燃料电池
负极：
正极：
电解质溶液：
1普通锌锰干电池
普通锌-锰干电池的结构
NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等
锌筒
石墨棒
MnO2和C
普通锌锰电池
优点：制作简单、价格便宜。
缺点：1放电时间短，电压下降快，不能提供稳定电压。
2随着电池的使用，锌皮不断消耗，电解质溶液会流出腐蚀电器
锌失电子，电子通过外电路、金属帽流向石墨棒，电池内部的MnO2从石墨棒上得电子，电池内部填充的石墨不参与反应，仅起导电作用。
锌筒
石墨棒和金属帽
NH4CI和ZnCI2
糊状混合溶液
原理：
碱性锌锰干电池
电解质：
KOH
缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵
优点：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
改进：用KOH代替NH4CI做电解质，把锌以锌屑的形态压在钢壳里，明显改善了电池的工作性能
钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由HgO或Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓KOH溶液
2纽扣电池
优点：体积小，寿命长，电流稳定。
应用：可以为小型、精密电子产品如计算器、手表、助听器提供电能。
H2O + Zn + HgO = Zn(OH)2 + Hg
(1)纽扣电池—锌氧化汞电池
Zn为负极, HgO为正极
电解液: KOH溶液
(2)纽扣电池--锌氧化银电池
Zn为负极, Ag2O为正极
电解液: KOH溶液
Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2
3铅酸蓄电池
铅酸蓄电池用两组铅板作为电极材料，其中，一组铅板的孔穴中填充PbO2做正极，另一组铅板的孔穴中填充海绵状的金属铅做负极，两极浸在H2SO4溶液中。
放电过程总反应：
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
缺点：
一个蓄电池需要使用几十千克铅，体积大十分笨重，使用不方便，使用寿命较短且污染环境。
优点：
充放电方便、稳定性强，安全可靠、价格低廉，是汽车、小型电动机车及实验室的常用电源
铅蓄电池的优缺点
4锂电池
锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。
特点：
用途：
高能电池，质量轻，贮存时间长等。
现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机、手表、心脏起搏器等低功耗电器的主流。
电池总反应：Li + MnO2 = LiMnO2
锂电池是新一代高能电池，目前已研究成功多种锂电池，其中一种用廉价的MnO2作正极活性材料，电解质溶液是有机溶剂
其它二次电池
镍镉电池、镍氢电池
资料：对自然环境威胁最大的五种物质即铬、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？
电池中含有大量的重金属如锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节纽扣电池能污染60万升水；一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值。若将废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，破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康，有的还能致癌。所以我们不要乱扔电池，要及时回收。
废旧电池的回收利用
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，肢端麻木，感觉障碍，视野缩小，重者神经错乱，痉挛，最终死亡
痛痛病：镉进入人体导致骨骼中钙流失，造成骨骼软化，萎缩，四肢弯曲，脊柱变形，连咳嗽都会引起骨折。而且患者不能进食，会疼痛无比，因此又称骨痛病
减 少 污 染
节 约 资 源
什么燃料最清洁呢
5、燃料电池—高效、环境友好的化学电池
燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。
可供选择的燃料很多，如:氢气、烃类、肼、甲醇、氨、煤气等液态或气态的燃料。
甲醇燃料电池
6太阳能电池
原电池的定义
1、两个活泼性不同的电极
2、电极插入电解质溶液形成闭合回路
3、能自发发生氧化还原反应
原电池的构成条件
原电池的工作原理
将化学能转变为电能的装置
负极：失电子发生氧化应
正极：得电子发生还原，
电子流向：从负极通过外电 路流向正极.
课堂小结
1、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其充电和放电过程可以表示为：2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O ，则此电
池放电时，负极上发生反应的物质是（ ） （A）Ag （B）Zn (OH)2
（C）Ag2O （D）Zn
D
课堂达标
2. X，Y，Z都是金属，把X浸 Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为负极。X，Y，Z三种金属的活动性顺序为( )
A．X>Y>Z B．X>Z>Y
C．Y>X>Z D．Y>Z>X
3.对于锌一铜一稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1 mol电子通过时，理论上的两极变化是( )
①锌片溶解了32.5 g②锌片增重32.5 g③铜片上析出l g H2 ④铜片上析出1 mol H2
A．①和③ B．①和④
C．②和③ D．②和④
C
A