人教版高中化学必修二课件2．2．2发展中的化学电源（共26张PPT）

(共26张PPT)
第2课时 发展中的化学电源
第二节 化学能与电能
光山一高
化学 必修2 第二章
1．了解干电池的原理。
2．了解充电电池的原理。
3．了解燃料电池的原理。
4．了解化学电源的发展与环境污染。
学习目标
知识回顾
1、原电池的实质什么？
2、形成原电池的条件有哪些？
3、原电池是怎样工作的？
1、实质：氧化还原反应
2、形成条件：①两个电极：②电解质溶液中③形成闭合回路。
3、工作原理：
化学电池的优点
能量转化率高，功能稳定
可制成各种形状、大小，不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。
易维护，可以在各种环境下工作
思考：实际生活中离不开电池，你见到过哪些不同的电池呢？
干电池
碱性电池
蓄电池
锂离子电池
燃料电池
形形色色的电池
化学电池

一次电池：如干电池
二次电池（可充电电池）：铅蓄电池等
燃料电池：氢氧燃料电池
分类
一、干电池（一次性电池）
1、普通锌锰电池：酸性
负极

正极


电解质溶液
负极：Zn - 2e- = Zn2+

正极：2NH4+ + 2e- = 2NH3↑ + H2↑
总反应：
Zn+2NH4+ =Zn2++2NH3↑+H2↑
注意：H2和MnO2接着发生氧化还原反应
2、锌锰电池的改进（碱性）
（1）外壳套上防腐金属或塑料筒。
（2）为了延长电池寿命和提高其性能,将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH,并在构造上加以改进,制成碱性锌锰电池。
负极：Zn - 2e- +2OH- = Zn(OH)2
正极：2MnO2 + 2e- + 2H2O= 2OH-+ 2MnO(OH)
总反应：
Zn+2H2O +2MnO2 =Zn(OH)2+ 2MnO(OH)
二、充电电池
充电电池又称二次电池,它在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向 进行,使电池恢复到放电前的状态。最早使用的充电电池是铅蓄电池.
1.铅蓄电池
电解质

正极

负极

负极：Pb - 2e- + SO42- = PbSO4

正极：PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O
总反应：
Pb + PbO2 + 2H2SO4 == 2PbSO4 + 2H2O
镍镉电池
2、镍镉碱性蓄电池（便携式电池）
负极(Zn)：Cd＋2OH－－2e－=Cd(OH)2

正极(C)：2NiO(OH)＋2H2O＋2e－=2Ni(OH)2＋2OH－
总反应：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O=Cd(OH)2＋2Ni(OH)2

3、锂离子电池
锂离子电池
锂是最轻的金属，也是活泼性极强的金属，是制造电池的理想物质。锂是新一代可充电的绿色电池。
特点:
高能电池,工作效率高,电压高,贮存时间长等。
用途:
笔记本电脑、手机、数码照相机、摄像机、心脏起搏器等。
思考：充电电池与一次性电池相比有什么优点?如何科学合理地使用充电电池?
充电电池比一次性电池更持久耐用,更方便实惠,可以节约资源,减少废电池的处理量等。使用充电电池时需注意要合理充电,不能过充,使用时不要亏电,不使用时要从用电器中取出,密封贮存于干燥处等。
正极：O2 + 4H+ + 4e- == 2H2O
2H2 + O2 == 2H2O



4e-
负极：2H2 – 4e- == 4H+
总反应：2H2 + O2 == 2H2O
三、燃料电池
（1）、原理：
利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂反应所放出的化学能直接转化为电能
（2）、特点：是一种高效、环境友好的发电装置。其能量转化率理论上可高达85%~90%（实际已达到40%-60%）
1.氢氧燃料电池（酸性和碱性）
碱性条件下
注意：电解质溶液的酸碱性对电极反应的影响
负极：2H2 – 4e- == 4H+
正极：O2 + 4H+ + 4e- == 2H2O
酸性条件下
负极：2H2 + 4OH- – 4e- == 4H2O
正极：O2 + 2H2O + 4e- == 4OH-
— 有效地防止电解质溶液对外壳的腐蚀
总反应：2H2 + O2 = 2H2O
总反应：2H2 + O2 = 2H2O
拓展：改变燃料

正极：2O2 + 8H+ + 8e- == 4H2O
负极：CH4 + 2H2O – 8e- == CO2 +8H+
（1）酸式：CH4 +2O2 == CO2 + 2H2O
CH4
（2）碱式
CH4
正极：2O2 + 4H2O + 8e- == 8OH-
负极：CH4 + 10OH- – 8e- == CO32- + 7H2O
CH4 +2O2 + 2OH- == CO32- + 2H2O
总反应：
2.甲烷燃料电池（酸式和碱式）
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
燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等，电池起着类似于试管、烧杯等反应器的作用。
几种常见的燃料电池：
１、氢氧燃料电池（KOH 溶液）
２、甲烷燃料电池（碱性）
３、乙醇燃料电池（碱性）
４、熔融盐燃料电池
四、电极反应式的书写
１、列物质，标得失：按照负极发生氧化反应正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量
２、看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的应让其结合0H-生成水。电极反应式要根据电荷守恒和质量守恒、电子守恒等以配平。
３、总反应式书写：正、负极反应相加 ， 总反应方程式。
书写步骤：
或者：由总反应方程式 正、负极反应

















Mg
Al
NaOH溶液
G
拓展练习
正极：6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
负极：2Al－6e－＋8OH－===2AlO2-＋4H2O
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
总反应：
总结：化学电源的分类





类型
一次电池


二次电池



燃料电池
只能使用一次，不能充电复原继续使用的化学电池
酸（或碱）性锌-锰干电池、银-锌纽扣电池
放电后能充电复原继续使用的化学电池
铅蓄电池、镍-镉蓄电池、锂电池
将燃料燃烧的化学能直接转变成电能的电池
氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、熔融盐燃料电池
含义
示例
课堂练习
1.氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上,其反应原理示意图如图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是(　 )
A.该电池工作时电能转化为化学能
B.该电池中电极a是正极
C.外电路中电子由电极b通过导线流向电极a
D.该电池的正极反应是O2+4H++4e- = H20
D
2、某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构见下图,电池总反应可表示为2H2+O2 === 2H2O,下列有关说法正确的是(　　)

A.电子通过外电路从b极流向a极
B.b极上的电极反应式为O2+2H2O+4e- === 4OH-
C.每转移0.1 mol电子,消耗1.12 L的H2
D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极
D
3.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。锌一锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+Mn2O3。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+H2O+2e- =Mn2O3+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0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
C
五、废电池对环境的危害
电池中含有汞、镉、铅等有毒金属。
“水俣病”
“痛痛病”
一粒钮扣电池能污染60万升水（这是一个人一生的用水量）。
一节一号电池埋在地里，能使１平方米的土地失去使用价值 。
中国电池的年产量180多亿只，占世界电池总产量的30％以上，年消费量达70－80亿只，但回收率却不足２％。

减 少 污 染 节 约 资 源
THANKS
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