人教版化学选修四-化学电源.ppt

中合以成CHO2O32、负－形在极式碱发存性生在或的）中电；性极溶溶液液反中中应不它是存与_在_水_O结__2－合_，。成在O酸H－性。溶液中它与H＋结
⑶电解液中的H+离子向______ 极移动；
四川省蒲江县寿安中学
信任教育
教育信任
作业：查阅资料，收集整理新型电池
石墨烯电池 铁电池
锌碘液流电池
19
石墨棒
钢外套 钢夹套 钢杆 Zn粉和 KOH的 混合物
负极：Zn – 2e- = Zn2+
MnO2
正极：2MnO2+ 2NH4+ +2e- =2MnOOH+2NH3 负极： Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
电池总反应为： Zn+2MnO2+2NH4Cl=2MnOOH+ZnCl2+2NH3
H2SO4 (aq)
活动二：走进电池的微观世界2
• ①放电过程
负极：氧化反应 Pb+SO42--2e-=PbSO4 正极：还原反应 PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O 放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O • ②充电过程
阴极(接电源负极)：还原反应 阳极(接电源正极)：氧化反应
信任教育
教育信任
温2、馨科提学家示预：言，书燃写料电电池极将反是应21世式纪应获注得电意力的的重问要题途
1径．。如果一给种定甲的烷是燃图料示电装置池，是先采分用析铂正或、碳负电化极钨，作再电根极据催正化、负剂极，反 应2在．规稀如律果K去⑴O给写HC定电H电的极4解+是反2液总O应反2中+式应2直；K式接O，H通可=入K分纯2析C化此O3反后+3应的H中甲2O的烷氧，化同反时应或向还一原个反电应，

解质）
工作原理
铅与二氧化铅在硫酸溶 液中发生氧化还原反应
优点
电压稳定、容量大、使 用寿命长
应用
汽车、摩托车启动电源 ，不间断电源等
锂离子电池
构造
碳材料（负极）、金属氧化物（正极）、锂 盐有机溶液（电解质）
优点
能量密度高、自放电小、无记忆效应
工作原理
锂离子在正极和负极之间嵌入和脱出产生电 流
应用
手机、笔记本电脑、数码相机等
环保与节能
相比传统能源，化学电源具有更高 的能量密度和更少的污染排放，有 助于实现环保和节能目标。
化学电源技术的发展趋势与挑战
发展趋势
化学电源技术正朝着高能量密度 、长循环寿命、快速充电和低成
本的方向发展。
技术挑战
当前化学电源技术仍面临安全性 、稳定性、寿命和成本等方面的 挑战，需要不断进行技术创新和
内阻与极化
内阻
电源内部的电阻，包括电解质、电极 和隔膜等部分的电阻。内阻大小直接 影响电源的输出电压和电流。
极化
电极在电流通过时发生偏离平衡电位 的现象。极化会导致电源输出电压降 低，效率下降。
容量与比能量
容量
表示电源在一定条件下可以输出的电量，通常用安时(Ah)或毫安时(mAh)作为 单位。
比能量
THANKS
感谢观看
燃料电池
构造
阳极、阴极、电解质
工作原理
燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原，电 子从阳极通过负载流向阴极构成电路
优点
能量转换效04 化学电源的性能 参数与评价指标
电压与电动势
电压
表示电源正负极之间的电势差， 通常用伏特(V)作为单位。
电动势
表示电源内部非静电力将正电荷 从负极移到正极所做的功，也反 映了电源将其他形式的能转化为 电能的本领。

4.目前化学电池主要分哪几大类？
一次电池
化 学 电 二次电池 池
燃料电池
一、一次电池——碱性干电池
碱性干电池
碱性锌锰电池构造示意图 碱性电池
碱性干电池
负极(Zn)： Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
碱性锌锰电池构造示意图 碱性电池
碱性干电池
负极(Zn)： Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正极(MnO2)： 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-
碱性锌锰电池构造示意图
碱性电池
碱性干电池
负极(Zn)： Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极(MnO2)： 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-
电池总反应： Zn+2MnO2+2H2O
=2MnOOH+Zn(OH)2
碱性锌锰电池构造示意图 碱性电池
碱性干电池
负极(Zn)： Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
电解液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
连线高考
（09年广东化学·14）可用于电动汽车的铝-空气燃 料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合 金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是
（ A）
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反 应都为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
三、燃料电池——氢氧燃料电池
思考与讨论：
1.指出氢氧燃料电池的正负极。 2.哪些物质参与正负极反应？ 3.电解质溶液是否参与化学反应？ 4.尝试写出电极反应式和电池反应式。

Page 11
一、化学电池与其他能源相比较有
1.电池分类 那些优点？
化学电池
定义
举例
一次电池
电池中的活性物质消耗到 一定程度就不能使用。
普通锌锰电池 碱性锌锰电池 锌银纽扣电池
二次电池 三次电池
又称充电电池或蓄电池，放 铅蓄电池
电后可以再充电使活性物质 锌银蓄电池
获得再生
锂离子电池
又称连续电池，是一种连续 性的将燃料和氧化剂的化学
纽扣电池
Page 15
普通干电池
正极
碳棒 锌皮 纸隔板
负极 二氧化锰 石墨
氯化锌和氯化 铵的糊状物
普通锌锰干电池
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碱性锌锰电池
电池符号:
(-)Zn|KOH(7~9mol·dm-3) | MnO2| C(+)
电极反应：
Zn(s)+2OHn (aq)=ZnO(s)+H2O(l)+2e-
电池反应:
高中化学选修四4 .2 《化学电源》人教版( 共3 9 张PPT )
充电
2PbSO4 +2H2O
Pb+PbO2 +2H2SO4
放电
铅蓄电池的充放电程度，可用测定硫酸密 度的方法来判断。
铅蓄电池的缺点：笨重、抗震动性差、易
溢出酸液等。
高中化学选修四4 .2 《化学电源》人教版( 共3 9 张PPT )
放电时的两极反应： 负极(A极)
PbO
2
+SO
24
=PbSO
4
+2e-
正极(B极)
PbO2 +4H+ +SO42+ +2e- =PbSO4 +2H2O

在照相机中使用的锂……
人教版选修四高中化学化学电源PPT课 件
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永久性人造心脏在美问世
•锂碘电池可作为真正的干电池的代表。它的负 极是金属锂，正极是I3-的盐，固体电解质为能够 传导锂离子的LiI晶体，可将放电时负极产生的 锂离子传导到正极与碘的还原产物I-结合。—— 可用于心脏起搏器。
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• ①放电过程——原电池
负极：氧化反应 Pb+SO42--2e-=PbSO4 正极：还原反应
PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4 +2H2O 放电过程总反应：
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O • ②充电过程——电解池 阴极(接电源负极)：还原反应
优点：比能量大、电压稳定、储存时间长， 适宜小电流连续放电。
为什么废旧纽扣电池应专门回收？
• 钮扣电池含有汞，当其废弃在自然界里，外 层金属锈蚀后，汞就会慢慢从电池中溢出来， 进入土壤或在下雨之后进入地下水，再通过 农作物进入人体，损伤人的内脏。在微生物 的作用下，无机汞可以转变成甲基汞，聚积 在鱼类的身体里，人食用了这种鱼后，甲基 汞会进入人的大脑细胞，使人的神经系统受 到严重破坏，重者会发疯致死。日本水俣病 就是甲基汞所致。
Байду номын сангаас
形形色色的电池
普 通 干 电 池
碱性电池 笔记本电脑专用电池
纽扣电池 铅蓄电池
汽车燃料电池
第二环节、探秘 —走进电池内部世界
干电池用锌制桶形外壳作负极，位于
普通电池
中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石 墨周围填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解

3.燃料电池 氢氧燃料电池
（2）碱性（KOH溶液） /中性（Na2SO4溶液） 总反应： 2H2+O2=2H2O 正极： O2+4e-+2H2O=4OH负极： 2H2-4e-+4OH-=4H2O
3.燃料电池 氢氧燃料电池
（3）熔融盐电解质（熔融K2CO3，负极产生气 体作为正极助燃气） 总反应：2H2+O2=2H2O 负极： 2H2-4e-+2CO32-=2H2O+2CO2 正极： O2+4e-+2CO2=2CO32-
绿色电池
总结：书写燃料电池的电极反应式
1、写出燃烧反应； 根据电解液改写燃料电池总反应；
2、写出正极的电极反应式(一般较简单); 正极反应一般为： ①酸性介质 O2+4H++4e－=2H2O ②碱性介质 O2+2H2O+4e－=4OH－ ③ 熔融碳酸盐 O2+4e-+2CO2=2CO323、由燃料电池总反应减去正极的电极反应式 得负极的电极反应式。
3.燃料电池 氢氧燃料电池
（4）熔融盐电解质（氧化锆-氧化钇，可传导O2-） 总反应：2H2+O2=2H2O 正极： O2 + 4e-= 2O2负极： 2H2 - 4e- +2O2-= 2H2O
3.燃料电池 甲烷燃料电池
（1）酸性电解质（硫酸） 总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O 正极：2O2+8e-+8H+=4H2O 负极：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
第四章 电化学基础
第二节 化学电源
3.燃料电池
30%多
燃料的化学能——热能——机械能——电能

第二节 化学电源
形形色色的电池
A
Cu Zn
H2 O
a极 b极 极 极
稀H2SO4
CH4
O2 KOH溶液 溶液
用途广泛的电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
用途广泛的电池
用于“神六” 用于“神六”的太阳能电 池 摄 像 机 专 用 电 池
笔记本电脑专用电池 手机专用电池 各 式 各 样 的 纽 扣 电 池
放电
3、优缺点简析 、
缺点： 缺点： 比能量低、笨重、 比能量低、笨重、废弃电池污染环境 优点： 优点： 可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 价格低廉
其它二次电池
镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、 镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂 离子蓄电池…… 离子蓄电池
缺点： 缺点： 多数只能一次使用，不能充电； 多数只能一次使用，不能充电；价格较贵 优点： 优点： 比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 比能量和储存时间有所提高， 和连续放电
其它一次电池 锌银电池、锂电池…… 锌银电池、锂电池
锌银电池（纽扣电池） 锌银电池（纽扣电池） 负极： 负极：Zn +2OH－ —2e- =ZnO+H2O 正极： 正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH－ 总反应： 总反应： Zn+Ag2O=ZnO+2Ag
三、燃料电池
氢氧燃料电池， 氢氧燃料电池，烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料 甲醇、 电池…… 电池
酸性氢氧燃料电池 1、 1、正负极材料
正极室： （氧化剂） 正极室：通氧气 氧化剂） （燃料） 负极室： 负极室：通氢气 燃料） 电解质： 电解质：H2SO4溶液 使用铂电极

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.

缺点：体积较大、附属设备较多
优点：能量转换率高、清洁、对环境好
化学电源
新 型 燃 料 电 池
科技前沿 第 11
页
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
化学电源
生活解读 第 12
页
用于“神六”的太阳 能电池 摄 像 机 专 用 电 池
笔记本电脑专用 电池 微 型 混 合 燃 料 电 池
化学 · 选修4《化学反应原 在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电 池的其它应用吗？
生活经验 第3
页
化学电源
交流总结 第4
页
碱性锌锰电池、锌银电 池、铅蓄电池、镉镍电 化学电池 池、氢镍电池、锂离子 将化学能转换成电能 电池等。
的装置 广泛应用于通讯、交通、 电池 太阳能电池 文化、办公及家用电子 产品。高科技、军事、 将太阳能转换成电能的 生产行业也有特殊应用。 装置 原子能电池
化学电源
二、二次电池 铅蓄 1、电池材料 电池 正极：PbO2 负极：Pb 电解质：H2SO4溶 液 2、工作原理
交流总结 第7
页
(1)放电过程 (2)充电过 程 3、特点
化学电源
三、燃料电池 酸性氢氧燃料 1、电池材 料 正极室：通氧气 （氧化剂） 电池
交流总结 第8
页
负极室：通氢（燃料） 气 电解质：H2SO4溶 液 使用铂电极
问题探究 第6
页
锌 筒 石墨 棒 Cl、 NH ZnCl2 和 H 2 O等 MnO 和C 普通锌锰干电池 的结构
2 4
=2MnOOH+ZnCl2+2NH3 负极(Zn)
Zn–2e- =Zn2+ （氧化反应）

2020/6/11
10
(三)燃料电池
航天技术上使用的一种电 池，它具有高能、轻便、 H2 不污染环境等优点。用Pt 做电极，KOH溶液做电 解液，因其反应与氢氧燃 烧相似，故称为氢氧燃烧 电池。请写出各电极的电 极反应。
Pt电极
O2
KOH
氢氧燃料电池模拟
写出各电极的电极反应
2020/6/11
11
氢氧燃料电池电极反应总结
负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-
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9
练习:氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会 产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应是：
据此判断下列叙述正确的是（ C、D ） A、电池放电时，电池负极周围溶液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
继续使用的化学电 电池、银-锌蓄电池、
池
锂电池
将燃料燃烧的化学 氢氧燃料电池、铝-
能直接转变成电能 空气燃料电池、熔
的电池
融盐燃料电池
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2020/6/11
2
(一) 一次电池
锌筒
1、干电池(普通锌锰电池）
电池符号 （-）Zn | NH4Cl | C（+）
石墨棒 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等糊状物
2、碱性锌-锰干电池 电池符号
电池反应：
（-）Zn | KOH | C（+）
Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
该电池的正负极材料和电解质．

第四章 电化学
2
1
发明电池的故事
伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家. 有一天,伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论文, 说动物肌肉里贮存着电,可以用金属接触肌肉把电引出来. 看了这篇论文,伏特非常兴奋,便决定亲自来做这个实验. 他用许多只活青蛙反复实验,终于发现,实际情况并不像 加伐尼所说的那样,而是两种不同的金属接触产生的电流, 才使蛙腿的肌肉充电而收缩.
3、判断电池的优劣标准主要是什么？
2020/5/17
3
1、化目学前电化池学的电分池类主要分哪几大类？
分别有哪些代表？ 一次电池
电池中的活性物质（发生氧化还 原反应的物质）消耗到一定程度 后，就不能使用了
化
又称充电电池或蓄电池。放电后
学
二次电池
经充电可使电池中的活性物质获
电
得再生，恢复工作能力，可多次
10
微型锂电池：
• 上述锌—锰电池等干电池的电解质都是水溶液（糊 状物），不是真正的“干”电池。真正的干电池的 电解质是固体电解质。固体电解质是可以传导离子 的固体，也叫快离子导体。
• 锂碘电池可作为真正的干电池的代表。它的负极是
金属锂，正极是I3-的盐，固体电解质为能够传导 锂离子的LiI晶体，可将放电时负极产生的锂离子
2020/5/17
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☆铅蓄电池(可充电电池)----汽车用的电池 原电池反应
2e-
放电
Pb（s) + PbO2(s) + 2H2SO4 (aq)
充电
2PbSO4(s) + 2H2O(l) 电解池反应
放 负极：Pb(s) + SO42-(aq) - 2e- == PbSO4(s)（难溶于水） 电 正极：PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) + 2e- == PbSO4 (s)+ 2H2O(l)

正极： PbO2 +4H++SO42- +2e=PbSO4 + 2H2O
总反应：PbO2 + Pb +2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O; 2OH- - 2e- = 2H2O
正极： 2NiOOH + 2H2O + 2e-= 2Ni(OH)2 +2 OH-
化学电源
干电池
正极
Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2
负极
锌锰碱性电池
负极：Zn + 2OH－- 2e- = Zn(OH)2 正极:2MnO2 + 2H2O+ 2 e- = 2MnOOH + 2OH－ 总：Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnOOH
蓄电池
负极： Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
6：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、 炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。 “热敷袋”启 用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开 塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发 现有大量铁锈存在。 1) “热敷袋”是利用 铁被氧化 放出热量。 2)炭粉的主要作用是 。 与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化 3)加入氯化钠的主要作用是 。 氯化钠溶于水、形成电解质溶液 4)木屑的作用是 使用“热敷袋”时受热均匀 。
拓展练习
（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的 现象。
镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；
Al 两极反应式为：正极 ； 负极 Mg－2e—=Mg2+ 。 该装置将 化学能 能转化为 电能 能。 （2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液， 2H++2e—=H2↑ 则负极为 ， 总反应方程为 。 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑