最新发展中的化学电源精品(公开课用).

实验技能提升
通过实验操作，学生掌握了化学电源的组装、使用和测试方法，提高 了实验技能和动手能力。
问题解决能力
学生能够独立思考和解决问题，如分析化学电源性能差异的原因，提 出改进方案等。
团队协作与沟通能力
学生在小组实验中积极参与讨论和合作，提高了团队协作和沟通能力。

拓展延伸：相关前沿科技动态介绍
固态电池技术
01
铅蓄电池
由两组平行排列的栅状铅合金极板组成，正极板上的活性物质是二氧化
铅，负极板上的活性物质是海绵状纯铅。放电时，两极板上的活性物质
都转变为硫酸铅。
02
锂离子电池
以含锂的化合物作正极，如钴酸锂、锰酸锂等，负极采用石墨等碳素材
料。锂离子电池具有工作电压高、比能量大、自放电小、无记忆效应等
优点。
03
工作原理。
教学策略
采用讲解、示范、讨论、实验等 多种教学方法，引导学生积极参 与课堂活动，激发学生的学习兴
趣和主动性。
学生活动
设计实验探究原电池的工作原理， 分组讨论化学电源的应用和发展 趋势，培养学生的实践能力和创
新精神。
03
化学电源基本原理
原电池工作原理
01
02
03
氧化还原反应
原电池中的化学反应本质 上是氧化还原反应，其中 负极发生氧化反应，正极 发生还原反应。
结果分析
02
根据实验数据计算化学电源的性能参数，如电动势、内阻等。
分析实验结果与理论预测的差异及可能原因。
03
数据记录、结果分析及实验报告要求
1
讨论不同类型化学电源的性能特点和适用范围。
实验报告要求
2
3
实验报告应包括实验目的、原理、步骤、数据记 录、结果分析和结论等部分。

3. 应用
卡式录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等
干电池
酸性锌锰电池
碱性锌锰电池 锂锰电池
锌银电池
二、充电电池
充电电池又称二次电池，能够重复使用至一定的周期。
充电电池：氧化还原反应在充电时可以逆向进行。
化学能
放电 充电
电能
笔
摄 像 机 专 用 电 池
记 本 电 脑 专 用 电 池
手机专用电池
1. 铅蓄电池
氢氧燃料电池工作原理：
总反应：2H2 + O2 ==2H2 O
通入的气体在电极表面放电，电池只是作为一个反应器。 与其它电池区别：反应物不是储存在电池内。
氢氧燃料电池的电极反应
介质 酸性(H2SO4)
中性 碱性(KOH)
负极 正极 负极 正极 负极 正极
电池反应： 2H2 +O2 == 2H2O
废电池混在垃圾中，国不的仅很造多成商金店属要资求源顾的客浪在费购。买(据电报池道时，，全同国的电池年消耗量 为30亿只，因疏于回时收要而把丢废失旧铜电7池40交吨回，商锌店1.6；万日吨本，的锰分粉类9.垃7万吨。)而且普通干 电池里含有的镉和汞圾两箱种里元有素一会种污专染门环放境废(污旧染电土池壤的和黄水色源垃)圾。(若进入人类的食物 链，就会发生“水俣箱病，”垃(汞圾中箱毒的)投和入“口痛有痛三病个”，(镉分中别毒标)，有这普两种工业公害病， 都在日本发生过，造通成电很池多、人纽死扣亡电。池为和防其止他悲电剧池重。演，) 所以我们应该把废旧电 池与其他垃圾分开，集中回收。
电池的历史
发 明
批
生 产镍 氢锂砷化 镓薄 Nhomakorabea世界
第 一 个 电 池
可量可
充 电 铅 酸 电 池

新型燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH 溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧 气。电极反应： 负极：CH4 + 10OH- - 8e-＝CO32- + 7H2O
正极：2O2 + 4H2O + 8e-＝8OH-
总反应： CH4 + 2O2 + 2KOH＝K2CO3 + 3H2O
原电池原理的应用：
铅蓄电池电极反应： 负极：Pb + SO42-—2e-＝PbSO4 正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-＝
PbSO4 + 2H2O
铅蓄电池充电和放电的总化学方程式：
放电
PbO2 + Pb + 2H2SO4 充电 2PbSO4 + 2H2O
镍镉充电电池：它是一种体积少，具有残留 性记忆的充电电池，可重复使用500次以上。 它以Cd为负极，NiO(OH)为正极， KOH为电解液。广泛用于收录机、无线对 讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等，但有毒。
二、发展中的化学电源
1.干电池 锌锰电池： 属于一次性电池， 首 其负极反应为
页
上 页
Zn
Zn2+ + 2e-
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广泛用于卡式录音机、闪光灯、电动玩
小 结
具、袖珍电视机等。
结 束
2.充电电池： 充电电池又称二次电池，能够重复使用
至一定的周期。 铅蓄电池：最早使用的充电电池，它是用
硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极 板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵 状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中。
锂离子电池：它是新一代可充电的绿色电池
现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低 功耗电器的主流。

氢氧燃料电池的工作原理是：负极 氢气被氧化失去电子，或称“燃烧 掉了”。这些负电子流到电池的正 极，同时，余下的氢离子通过电解 液被送到正极。 在正极，与氧气 发生反应并从正极吸收电子。这一 反应的产品是电流、热量和水。
【知识拓展】
介质 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
酸性 中性 碱性
负极 正极 负极 正极 负极 正极
正极：2O2 + 4H2O + 8e-＝8OH-
总反应： CH4 + 2O2 + 2KOH＝K2CO3 + 3H2O
原电池原理的应用：
１)利用原电池原理设计新型化学电池；
２)改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢 气；
３)进行金属活动性强弱比较； ４)电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。
A.电池反应中有NaCl生成 B.电池的总反应是金属钠还原三个铝离子 C.正极反应为：NiCl2+2e－=Ni+2Cl－ D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动
（2013·新课标卷I·10）银质器皿日久表面会
逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故。根据 电化学原理可进行如下处理：在铝质容器
中加入食盐溶液，再将变黑的银器漫入该
如在铁器表面镀锌。
小结
1.活泼金属作负极，被腐蚀或消耗，发生 氧化反应，如：Cu-Zn原电池。 2.两极都参加反应的原电池，如蓄电池， 锂电池和银锌电池等。 3.两电极材料均为惰性电极，电极本身不 发生反应，而是由引入到两电极上的物质发 生反应，如燃料电池。
（2013·新课标卷Ⅱ·11）“ZEBRA”蓄电池的结构 如图所示，电极材料多孔 Ni/NiCl2和金属钠之间 由钠离子导体制作的陶 瓷管相隔。下列关于该电 池的叙述错误的是（ B ）

，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电解P质b是
。 H2SO4
负极： Pb + SO42-—2e-＝PbSO4
正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-＝ PbSO4 + 2H2O
放电
总反应： PbO2+Pb+2H2SO4
2PbSO4+2H2O
充电
②镍镉充电电池：
镍
镉
电
负极： Cd
池
正极： NiO(OH)
电解质：KOH
（2）碱性干电池
碱性电池
电解液:酸性 NH4Cl→碱性KOH （离子导电性更好）
负极：锌片→锌粉（反应面积成 倍增长，使放电电流大幅度提高）
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
• 碱性电池是个人音响、照相机 等地首选电源。
二、发展中的化学电源 [课本P39]、[设计P43]
优缺点：具有残留性记忆，可重复使用500次以上，体积小；
但镉有致癌作用,如不回收，会产生严重污染
应用：
广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、 电动剃须刀等
镉有致癌作用，有被镍氢电池取代的趋势。
锂离子电池
锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。
特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。 用途：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。
1.干电池
放电之后不能充电
（1）一次性电池： 内部的氧化还原反应是不可逆的
（2）普通锌锰电池：
负极？ Zn Zn-2e- =Zn2+ 正电缺解点极质：？：C使用N寿H42=命CMMlnn短O2O2，+32+N易2HN4泄+H+23漏e+-H2O

（1）该电池的负极材料是__Z__n__。电池工作时， 电子流向_正__极__（填“正极”或“负极”）
（2）若ZnCl2—NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+ 会加速某电极的腐蚀，其主要原因
Zn_与__还__原__出_的__铜__形__成__了_原__电__池__，__加__快_Z_n__的_腐__蚀__。
燃
正极： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
料
总反应式： 2H2 + O2 = 2H2O
电
2.电解质溶液为酸
池负Βιβλιοθήκη ： 2H2 – 4e- = 4H+
正极： O2+ 4e- + 4H+ = 2H2O
总反应式： 2H2 + O2 = 2H2O
特点： 它是一种高效、环境友好的发电装置。
它的电极材料一般为惰性电极，如铂电 极，活性炭电极等。
练习3：燃料电池是燃料(如CO，H2，CH4等)跟氧 气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，电 解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的
说法正确的是（ D ）
A.负极反应式：O2+2H2O+4e－＝4OH－ B.负极反应式：CH4+8OH－－8e－＝CO2↑+6H2O C.随着放电的进行，溶液的pH值不变
【优点】提高性能，延长寿命
练习1
日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽) 和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入 MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为：Zn－2e－ =Zn2＋，2NH＋2e－=2NH3↑＋H2↑(NH3与Zn2＋能 生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论
欲除去Cu2+，最好选用下列试剂中的__B____

（1）锂；Li―e-＝Li+ （2）锂是活泼金属，易与H2O、O2反应
化学
4、科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，
利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为
C 电解质的燃料电池发电．电池负极反应为（ ）
A．H2 -2e-+2OH-=2H2O B．O2+4H++4e-=2H2O
C．H2 - 2e- =2H+
罪魁祸首就是汞，汞进入海洋的主要途径是工业废水、 含汞农药的流失以及含汞废气的沉降。科学试验证实， 人体血液中汞的安全浓度为1微克/10毫升，当到达5-10 微克/10毫升时，就会出现明显中毒症状。
三、废电池对环境的危害和处理
化学
“血铅污染事件”
铅能够引起神经衰弱、手足麻木，消化不良，血液中 毒和肾损伤等症状。“血铅污染事件”的起因一方面是部 分用铅企业长期忽视污染治理、导致铅污染物未经处理流 入大气、水、土壤，造成严重的铅污染；另一方面，大量 的废旧铅蓄电池缺乏较环保的处理方法，容易铅酸外泄， 造成严重的环境污染。
三、废电池对环境的危害和处理
化学
电池中含有汞、镉、铅等有毒金属。随意丢 弃废电池会对环境造成严重的污染。
上世纪50年代，震惊世界的日本“水俣病”就是因汞中 毒引起的。
三、废电池对环境的危害和处理
化学
1956年，日本水俣湾附近发现了一种奇怪的病。 症 状表现为轻者口齿不清、步履蹒跚、面部痴呆、手足麻 痹、感觉障碍、视觉丧失、震颤、手足变形。重者神经 失常，或酣睡，或兴奋，身体弯弓，直至死亡。
1、干电池（锌锰电池）
化学
该电池的特点： （1）开路电压为1．55V～1．70V； （2）原材料丰富，价格低廉； （3）便于携带，使用方便。 缺点 ：电量小，放电过程中容易产生胀气或漏液。 不能提供稳定电压。低温性能差，在－20℃即不能 工作。

45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点ห้องสมุดไป่ตู้：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
发展中的化学电源精品(公开 课用)
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒