第4章 第2节《化学电源》
人教版高中化学选修四第四章 第二节 化学电源
第二节化学电源[核心素养发展目标] 1.证据推理与模型认知：通过对常见化学电池的分析，建立对原电池过程系统认识的思维模型，提高对原电池本质的认识。
2.科学态度与社会责任：增强科技意识，不断研发新型电池，满足人类社会发展的需求。
积极回收利用废旧电池，减少其对环境的污染。
一、化学电池及其分类1．化学电池的分类(1)化学电池按其使用性质常分为如下三类：①一次电池：又叫干电池，活性物质消耗到一定程度就不能再使用。
②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。
③燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电池。
(2)化学电池按其电解质性质可分为中性电池、酸性电池、碱性电池。
2．判断电池优劣的主要标准(1)比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。
(2)比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。
(3)电池可储存时间的长短。
3．化学电池的回收利用使用后的废弃电池中含有大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。
废弃电池要进行回收利用。
例1随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是()A．利用电池外壳的金属材料B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C．防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品D．回收其中石墨电极答案 B解析汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染。
考点初步认识化学电池题点废旧化学电池的回收利用二、常见的化学电池1．一次电池(1)碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
①负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH溶液；②负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；③正极反应式是2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。
2019-2020年人教版选修4 第4章第2节 化学电源 课件(16张)(共16张PPT)
空气电池
锂电池
什么是化学电池？ 化学电池是将化学能转变为电能的装置。
它主要包括一次电池、二次电池、燃料 电池。
什么是一次电池？什么是二次电池？
一次电池只能放电不能充电，也称干电 池，例如锌锰电池。二次电池称可充电电 池，可以反复充电放电，例如铅蓄电池。
1.锌锰干电池
1）、酸性锌－锰干电池 电极材料：石墨、锌 电解质：NH4Cl、ZnCl2 负极：Zn Zn2++2e正极：2NH4++2e- 2NH3+H2
3、理论上不能设计为原电池的化学反应
点燃
A．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(1)；△H＜ 0
B．△HHN＜O03(1)＋NaO点H燃(1) ==NaNO3(1)＋H2O(1)； C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(1)；△H＜0 D．2FeCl3(1)＋Fe(s)===3FeCl2(1)；△H＜0
2)碱性锌—锰干电池 电极材料：锌、石墨
电解质：KOH
负极：Zn+2OH- Zn(OH)2+2e-
正极：2MnO2+H2O+2e-
Mn2O3+2OH-
电池反应： Zn +2MnO2+H2O === Zn(OH)2+ Mn2O3
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。
能量转换
化學能→電能
電能→化學能
3、新型燃料电池
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂 的化学能直接转换成电能的化学电池。
3.氢氧燃料电池
1）是若以电氢解气质为溶燃液料为，K氧OH 气为氧化剂，铂作电
选修4 第四章 第二节 化学电源(一)
2019年选修4 第四章第二节化学电源（一）【学习目标】1．了解常见的化学电源的种类及其原理，知道它们在生产生活和国防中的应用。
2．掌握几种典型化学电池的电极反应。
3．认识化学电池发展前景和废旧电池回收的意义。
【知识链接】1.写出右图原电池总反应的化学方程式。
2.右图原电池工作原理分析：负极( 棒)，元素化合价，电子，发生反应。
溶液中离子向负极移动，电极反应式：。
正极( 棒)，元素化合价，电子，发生反应。
溶液中离子向正极移动，电极反应式：。
3、原电池工作原理模型【自主学习】一、认识化学电池. （要求：阅读教材74页，联系生活实际，思考并回答下列问题）1、化学电池主要包括哪几大类？举例说明。
电池的“活性物质”指什么？2、化学电池与其他能源相比有哪些优点？3、判断电池的优劣标准主要是什么？二、常见化学电源的工作原理和特点要求：阅读教材相关内容，认识典型化学电池的特点，能够利用原电池原理和化学电池总反应式来分析电极名称、电池活性物质、电极反应式、反应类型（氧化或还原）、电子和溶液中离子移动方向、电池工作中电极区和工作后溶液pH的变化。
注意：电极反应式的书写要考虑溶液酸、碱性和生成物的可溶性。
（一）一次电池（说明：有些一次电池，如按二次电池方式制作是可以充电的）1. 碱性锌锰干电池：Zn + 2MnO2 + 2H2O = 2MnO(OH) + Zn(OH)2负极（）：；正极( )：。
与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点？2、银锌（纽扣）电池：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 +2Ag负极（）：正极（）：银锌（纽扣）电池特点？3、锂电池的特点及用途：例1．1958年世界上第一个心脏起搏器在瑞典植入人体成功，使用寿命长达10年之久．这种能源起搏器中安装了寿命最长、可靠性最高的锂—碳电池．它采用锂和石墨作电极，四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯中(SOCl2)组成电解质溶液．电池总反应为：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S．此电池中_______作负极，负极反应为___ ___；_______作正极，活性物质是．（二）二次电池铅蓄电池：这个工作可让学生分组负责收集整理,登在小黑板上,每周一换。
人教版高中化学选修四第四章 第二节 化学电源.docx
高中化学学习材料第四章 第二节 化学电源1、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+2K 2FeO 4+8H 2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH.下列叙述不正确的是( )A.放电时负极反应为:3Zn －6e －+6OH －=3Zn(OH)2B.充电时阳极反应为:2342Fe(OH)3e 5OH FeO 4H O ----+=+ C.放电时每转移3mol 电子,正极有1molK 2FeO 4被还原D.充电时阴极溶液的碱性减弱2、热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源.一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl －KCl 混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能.该电池总反应为PbSO 4+2LiCl+Ca=CaCl 2+Li 2SO 4+Pb.下列有关说法正确的是( )A .常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转B .放电过程中,Li+向负极移动C .每转移0.2mol电子,理论上生成41.4gPbD .正极反应式:Ca+2Cl－－2e－=CaCl23、一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图.下列有关该电池的说法正确的是( )A .如用此种电池电镀铜,待镀铜金属上增重19.2g,则至少消耗标准状况下2.24LCH4B .电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH－－2e－=2H2OC .电池工作时, CO32−向电极B移动D .电极B上发生的电极反应为: O2+2CO2+4e−=2CO32−答案1、D2、A3、D4、碱性锌锰电池的总反应为：Zn+2MnO2+2H2O═Zn（OH）2+2MnO（OH），下列说法不正确的是（）A．该电池Zn为负极，MnO2为正极，电解质是KOHB．放电时外电路电流由Zn流向MnO2C．电池工作时OH—向锌电极移动D．该电池的正极反应为：MnO2+e-+H2O═MnO（OH）+OH—答案：B解析：A．由碱性锌锰电池的总反应：Zn+2MnO2+2H2O═2MnOOH+Zn（OH）2，可知正极MnO2得电子被还原，负极是金属锌，故A正确；B．放电时外电路电流由正极流向负极，即MnO2流向Zn，故B错误；C、电池工作时阴离子OH-向负极锌电极移动，故C正确；D、原电池的正极MnO2得电子，被还原生成MnOOH，反应式为2MnO2+2H2O+2e-═2MnOOH+2OH—，故D正确．故选：B．。
高中化学第四章第二节节化学电源教学课件及教学设计课件新人教选修4.ppt
化学电池的创新设想
光合作用有二氧化碳与水合成葡萄糖，同时放出氧 气，写出化学方程式。
6CO2（g)+ 6H2O (l) = C6H12O6 (g) + O2 (g) 光、叶绿体
设想将写成的反应式倒过来，可设计成一个原电池，产 生电流。这样，我们通过正逆反应，就从太阳能产生了 电能。写出这种原电池的电极反应。 负极： C6H12O6+ 6H2O —24e- = 6CO2 +24H+
风力发电
地热发电
发
生活垃圾发电
电
核电
潮汛发电
……
典例讲解
航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便 和不污染环境等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两 种，它们放电时的电池总反应方程式都可表示为： 2H2 +O2 = 2H2O，酸式氢氧燃料电池的电解质是酸， 其负极反应可表示2H2 – 4e-=4H+，则其正极反应表示 为： O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O ；碱式氢氧燃料电池的电 解质是碱，其正极反应表示为O2 + 2H2O + 4e- = 4OH，则其负极反应可表示为： 2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O 。
氢镍电池总反应：
放电
充电 2NiO(OH)2 + Cd(OH)2
放电
1/2H2+ 2NiO(OH) 充电 Ni(OH)2 课后思考：
根据上面所给的总方程式，你能写出各极发生的
反应方程式吗？
新型燃料电池
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
人教版选修4：第四章第二节化学电源
第二节化学电源[ 课标要求 ]1．了解化学电源的种类及其工作原理，知道化学电源在生产、生活和国防中的实际应用。
2．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要作用。
3．掌握一次电池、二次电池、燃料电池的反响原理，会书写电极反响式。
1．碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO 2，电解质溶液是KOH 。
2．铅蓄电池是最常见的二次电池，正极是PbO 2，负极是Pb ，电解质溶液是H 2SO4溶液。
3．氢氧燃料电池两类型：(1)酸性电解质时：负极反响式：2H 2－ 4e－ ===4H ＋；正极反响式：O2＋ 4H ＋＋ 4e－===2H 2O。
(2)碱性电解质时：负极反响式：2H 2＋ 4OH －－ 4e－ ===4H 2O；正极反响式：2H 2O＋ O2＋ 4e－ ===4OH －。
化学电池化学电池是将化学能变成电能的装置。
1．化学电池的分类一次电池普通锌锰电池、碱性锌锰电池化学电池二次电池铅蓄电池燃料电池氢氧燃料电池2．判断电池优劣的主要标准(1)比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，－1或 (W·h) ·L－ 1。
单位是 (W·h) ·kg(2)比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是－1或 W·L－1。
W·kg(3)电池可储存时间的长短。
3．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。
1．以下说法中，不正确的选项是()A．化学电池是将化学能转变成电能的装置B．化学电池的种类包括一次电池、二次电池和燃料电池等C．化学电池供能稳定可靠，可以制成各种形状和大小，使用方便，易于维护D．废旧电池可以随意丢弃解析：选 D废旧电池中含有重金属和酸、碱等有害物质，随意丢弃，对生态环境和人体健康危害很大，所以废旧电池应回收处理。
2．废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程。
其首要原因是() A．为了利用电池外壳的金属材料B．防止汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D．回收其中的石墨电极解析：选 B 废电池中汞、镉和铅等重金属离子能对土壤和水源造成污染，必须进行集中处理。
选修4 第四章第二节化学电源[可修改版ppt]
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
缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵
3.锌银钮扣电池 Zn | KOH | Ag2O
三、燃料电池 大有发展前景的燃料电池
燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与 氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接 转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化 率可达近80%，约为火力发电的2倍。这是因为火力发 电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、 氮氧化物等废气污染都接近零；燃料电池发明于19世 纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才 开始进入实用阶段。
2NH4++2e-＝2NH3+H2 H2+2MnO2＝Mn2O3+H2O Zn2++4NH3＝[Zn(NH3)4]2+
总反应：2Zn + 4MnO2 + 4NH4Cl =[Zn(NH3)4]Cl2 + 2Mn2O3 + ZnCl2 + 2H2O
2、碱性锌-锰干电池 (-) Zn | KOH | (+)Mn
2、银锌蓄电池
正极壳填充Ag2O和石墨， 负极盖填充锌汞合金， 电解质溶液KOH。
反应式为： 放电 Zn+Ag2O+H2充O电
写出电极反应式。
2Ag+Zn(OH)2
银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的 充电和放电过程可以表示为：
人教版高中化学选修4第四章第二节 化学电源 课件(共21张PPT)
介质的影响
负(氧)；正(还) 总=负+正
三个守恒
介质的影响
与MnO2-Zn电池类似，K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池， K2FeO4在电池中作为正极材料(+6价Fe易被还原为+3价)。
负： Zn +2OH--2e- =Zn(OH)2
×3
正： FeO42- +4H2O +3e- =Fe(OH)3+5OH- ×2
• 8、普通的教师告诉学生做什么，称职的教师向学生解释怎么做，出色的教师示范给学生，最优秀的教师激励学生。下午1时14 分59秒下午1时14分13:14:5921.11.16
原子守恒
电荷守恒
电子守恒
原子守恒
电荷守恒
做加法可用于验证书写正误
做减法可求另一极反应式
剖 析 总 反 应 式
明 确 氧 化 与 还 原
确 定 正 负 极
书 写 电 极 反 应 式
做 加 法 验 证
氧(负);还(正) 总=负+正
原子守恒
电荷守恒
电子守恒
放电
O2-
H+ H2O
H2O OH-
放电 充电 总反应
放电
充电
负-阴;正-阳
总反应 介质的影响
O2-的转化
两极质量变化
酸性电解质 碱性电解质
不储活性物质 电极不消耗
O2-的转化
第四章第二节 化学电源
高中化学选修四 “三导”新授课程系列
干电池
碱性锌锰电池 锌银纽扣电池 铅蓄电池
镉镍电池
氢镍电池 锂离子电池 聚合物锂离子电池 甲烷燃料电池 氢氧燃料电池
左侧用H2O还是 OH-补齐？
• 1、“手和脑在一块干是创造教育的开始，手脑双全是创造教育的目的。” • 2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 • 3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 • 4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 • 5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
人教版选修4第四章第二节化学电源
电极 反应 以及 电池 总反 应 特点
负极(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋ 负极(Zn):Zn + 2OH-－2e-
正极(C):
＝Zn(OH)2
22e-NH4+ + 2MnO2 + 总=H2反2ON应H:Z3n++2MMnn2OO23 + +2NH4+ ＝Zn2＋+2NH3 + Mn2O3+H2O
正极(C):
正极反应：
Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2
总反应：
Li1－xMO2＋LixCn======nC＋LiMO2或Li1－xMO2 ＋xLi=====LiMO2。
三、二次电池
1、二次电池又称充电电池，放电时进行的氧化还原
反应在充电时可以逆向进行。优点：可以重复使用。
放电—原电池—化学能转化为电能 充电—电解池—电能转化为化学能
镉有致癌作用，有被镍氢电池取代的趋势。
四、燃料电池（重点）
与其它电池区别：反应 物不是储存在电池内。
1、优点
①高效、环境友好（产物无污染）。
② 燃料电池的电极本身不参与化学 反应，只是一个催化转化元件。
燃料电池工作时燃料与氧化剂由外部持 续供给。
小型高性能燃料电池
④燃料电池中电解质溶液酸碱性不同时， 化学反应也不相同。
练习：肼（N2H4）空气燃料电池
电解质为碱性时 负极: N2H4+4OH- -4e-=N2 +4H2O 正极: O2+4e-+2H2O=4OH-
总反应方程式为:N2H4+O2=N2+2H2O
电解质为酸性时 负极:N2H4- 4e-+=N2+4H+ 正极:O2+4e-+4H+=2H2O 总反应方程式为:N2H4+O2=N2+2H2O