发展中的化学电源精品

化学能与电能（二）原电池发生失电子的氧化反应发生得电子的还原反应原电池原理【学习目标】1.了解生活中常用的化学电源和新型化学电池；2.从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质【学习重点】【学习难点】通过对常用化学电源和新型化学电池原理的了解，进一步巩固原电池原理。生物学家在解剖青蛙大腿的时候，发现金属刀碰伤青蛙大腿，青蛙就会发生颤抖，请同学们想可能是什么原因？当时物理学家伏达恰在观察，受到启发，他认为一定是青蛙腿中组织液含有电解质溶液。金属刀在切割的时候产生了电流，于是他用锌铜做电极，稀硫酸做电解质溶液，制成了世界上第一个电池1、干电池干电池是一种伏打电池,利用某种吸收剂(如木屑或明胶)使内含物成为不会外溢的糊状。常用作手电筒照明、收音机等的电源。酸性锌锰干电池是最早进入市场的实用电池（1）普通锌锰干电池优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。锌-锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质泄露出来，对电器腐蚀。为了防止泄露，在外壳套上金属筒或塑料筒，制成防漏电池。P42【思考与交流】锌锰干电池有什么缺陷呢？为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质换成湿的，制成了电池。NH4ClKOH碱性锌锰负极：Zn+OH-–2e-==Zn(OH)2（2）碱性干电池•碱性电池是个人音响、照相机等地首选电源。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二、发展中的化学电源1.干电池（1）一次性电池：（2）普通锌锰电池：Zn-2e-=Zn2+（3）碱性锌锰电池：[课本P39]、[设计P43]NH4Cl负极？正极？电解质：缺点：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2KOH负极？正极？电解质：优点:使用寿命短，易泄漏使用寿命长，不易泄漏（4）应用：卡式录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等放电之后不能充电内部的氧化还原反应是不可逆的2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O2MnO2+2H2O+2e-=2MnO（OH）+2OH－ZnCZnC锌锰干电池，碱性干电池统称为一次电池锌锰干电池和碱性干电池的缺陷是什么？想如何改进？2、充电电池2、充电电池：氧化还原反应在充电时可以逆向进行。1、充电电池又称二次电池，能够重复使用至一定的周期。手机专用电池摄像机专用电池笔记本电脑专用电池化学能放电充电电能用途：目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池，它还广泛用于国防、生产、生活等领域。铅蓄电池：最早使用的充电电池。（1）铅蓄电池特点：铅蓄电池的电压稳定，使用方便安全可靠，可再次充电使用。2、充电电池二次电池：氧化还原反应在充电时可以逆向进行。铅蓄电池负极？正极？总反应：放电：化学能转化为电能充电：电能转化为化学能PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电电解质？优缺点：应用：可充电，比干电池使用寿命长；但体积大，有污染汽车上使用的电瓶等•铅蓄电池中铅的相对原子质量是207，那么铅蓄电池缺陷是什么，如何改进？寻找一下导电性较好，相对原子质量小的金属做电极锂②镍镉充电电池：负极：正极：电解质：优缺点：应用：CdNiO(OH)KOH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，会产生严重污染广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等镍镉电池镉有致癌作用，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。笔记本电脑专用电池锂电池（有机溶剂电解液）负极：2Li-2e—=2Li+正极：I2+2e—=2I—总反应：2Li+I2=2LiI跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。发展中的电池资料：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：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，因此又称骨痛病我国是电池消耗大国，2001年我国电池的产销量是140亿节，约占世界电池总量的1/3。•目前，市场销售的国内外电池单体产品，均须标注汞含量（电池产品汞含量的标注方法，国内环保电池厂家标注不一，有“低汞”、“无汞”或“汞为0”、“水银为0”等几种方式）。消费者购买电池时，只需看电池的汞含量，就可以知道是不是环保电池了。燃料电池•什么燃料最清洁呢3、燃料电池——高效、环境友好的化学电池它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。(例如：H2和O2的燃料电池，CH4和O2的燃料电池)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。小型高性能燃料电池氢氧燃料电池工作原理：总反应：2H2+O2=2H2O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。用途：氢氧燃料电池目前已应用于航天、军事通讯、电视中继站等领域燃料电池H2O2负极H2：H2-2e-=2H+正极O2：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：O2+2H2=2H2OH+OH-H2O介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O酸性（H2SO4）负极正极中性负极正极碱性（KOH）（记这个）负极正极2H2-4e-=4H+O2+4e-+2H2O=4OH-2H2-4e-=4H+O2+4e-+4H+=4H2O2H2-4e-+4OH-=4H2OO2+4e-+2H2O=4OH-*氢氧燃料电池的电极反应一定要会判断：酸性有H+(肯定没OH-）；碱性有OH-(肯定没H+）⑵甲烷氧气燃料电池该电池用铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气负极：正极：放电总反应式：CH4+10OH——8e—=CO32—+7H2O2O2+4H2O+8e—=8OH—CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2OKOH溶液H2O2H2Oab11：1969年美国“阿波罗11号”登月成功。飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。1、a是极，b是极2、外电路电子流向：负正a→b（1）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，已知电池内Zn的氧化产物为ZnO，（2）银-锌电池负极：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-总反应：Ag2O+Zn=ZnO+2Ag发展中的电池⑶Al—空气—海水电池负极：正极：放电总反应式：4Al—12e—=4Al3+3O2+6H2O+12e—=12OH—4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3小结化学能与电能二.发展中的化学电源一次性电池——干电池二次电池（充电电池）燃料电池普通锌锰电池碱性锌锰电池铅蓄电池镍镉充电电池锂离子电池氢氧燃料CH4燃料电池各种各样的电池空气电池单晶硅太阳能电池水果电池回收旧电池的活动•活动主题——举一手之劳，净八方水土•活动地点——回收箱置在宿舍，班级•活动时间——自五月开始•活动对象——XX中学全体在校学生•活动内容及流程——