4.2化学电源.pdf
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1、第 1 页 第四章电化学基础 第二节化学电源 教学目标 1知识与技能: (1)一次电池与二次电池的区别。 (2)一次电池、二次电池电极反应式。 (3)书写理解燃料电池的反应原理。 2过程与方法: 通过查阅资料等途径了解常见化学电源的种类及工作原理,认识化学能转化为电能在生产生 活中的实际意义。掌握三类电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。 3情感态度价值观: 通过化学能与电能相互转化关系的学习,使学生从能量的角度比较深刻地了解化学科学对人 类的贡献, 体会能量守恒的意义。在探究三种电池的基础上,学会利用能源与创造新能源的 思路和方法,提高环保意识和节能意识。 教学重点 一次电池、二次电池和
2、燃料电池的反应原理、性能及其应用 教学难点 化学电池的反应原理 教学方法 实验探究法、分析归纳法、理论联系实际。 主要教具 第 2 页 实验仪器药品、多媒体 教学过程 学与问 在日常生活中,你用过那些电池?你知道电池的其它应用吗? 投影 交流结果 干电池、蓄电池、纽扣电池、燃料电池,电池可用于照明、电动车动力、手机电 源、手表电源等。 板书 第二节化学电源 问什么是化学电池? 回答 化学电池是将化学能转化为电能的装置。 讲化学电源的分类:一次电池、二次电池和燃料电池等。一次电池的活性物质消耗到一定 程度就不能再用了, 如普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池; 二次电池又称充电电池或蓄电池, 放电后再
3、充电可以使活性物质再生,这类电池可多次重复使用。 板书 一化学电源 1化学电源的分类:一次电池、二次电池和燃料电池等。 交流 电池与其他能源相比,其优点有那些? 讲能量转化率高、 供能稳定、 可以制成各种大小和形状、不同容量和电压的电池或电池组, 使用方便,易于维护,并可在各种环境下工作。 板书 2化学电源的优点: (1)能量转换效率高,供能稳定可靠。 (2)可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组,使用方便。 (3)易维护,可在各种环境下工作。 投影 问面对许多原电池,我们怎样判断其优劣或适合某种需要? 讲看单位质量或单位体积所输出电能的多少,或输出功率大小以及电池储存时间长短。
4、除 特殊情况外, 质量轻、 体积小而输出电能多,功率大储存时间长的电池,更适合电池使用者。 板书 3原电池的优劣或适合某种需要判断标准: (1)比能量 (2)比功率 第 3 页 (3)电池的储存时间的长短 展示 几种一次电池:普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池、锂电池等 板书 二一次电池 讲普通锌锰干电池的简称,在一般手电筒中使用锌锰干电池,是用锌皮制成的锌筒作负极 兼做容器, 中央插一根碳棒作正极,碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭 黑的混合物, 并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜,隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉 等调成糊状作电解质溶液;电池顶端用蜡和火漆封口。在石墨周
5、围填充ZnCl2、NH4Cl 和淀 粉糊作电解质, 还填有 MnO2作去极化剂吸收正极放出的H2 ,防止产生极化现象,即作去 极剂 ,淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。 板书 1 碱性锌锰干电池: 负极(锌筒):Zn 2OH 2e =Zn (OH)2 正极(石墨) : 2MnO 22H2O 2e =2MnOOH 2OH 电池的总反应式为Zn 2MnO22H2O= 2MnOOH Zn(OH)2 讲 正极生成的氨被电解质溶液吸收,生成的氢气被二氧化锰氧化成水。干电池的电压 1 5 V1 6 V。在使用中锌皮腐蚀,电压逐渐下降,不能重新充电复原,因而不宜长时间连 续使用。这种电池的电
6、量小,在放电过程中容易发生气涨或漏液。而今体积小,性能好的碱 性锌 锰干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性,负极也由锌片改为锌 粉,反应面积成倍增加,使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干 电池增加几倍。 讲根据投影讲解结构。优点:比普通锌锰干电池好,比能量和储存时间有所提高,使用于 大电流和连续放电,是民用电池更新换代产品。 阅读 资料卡片银锌电池。 讲 银锌电池是一种高能电池,它质量轻、体积小,是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转 播站等的电源。 目前,有一种类似干电池的充电电池,它实际是一种银锌蓄电池,电解液为 KOH 溶液。 第 4 页 常见的钮扣电池也
7、是银锌电池,它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒,盒内 靠正极盒一端充由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KOH 浓溶液,溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜,将电极与电解质 溶液隔开。一粒钮扣电池的电压达1 59 V,安装在电子表里可使用两年之久。 板书 2银锌电池: 负极: Zn2OH 2e =Zn(OH)2 正极: Ag2O H2O2e =2Ag 2OH 总化学方程式为ZnAg2OH2O=2Ag Zn(OH) 2 阅读 资料卡片 锂电池。 讲 锂电池是金属锂作负极,石墨作正极,无机溶剂亚硫酰氯SOCl2在炭极上发生还原反 应。
8、电解液是由四氯铝化锂LiAlCl 4溶解于亚硫酰氯中组成。它的总反应是锂与亚硫酰氯发 生反应,生成氯化锂、亚硫酸锂和硫。 板书 3锂电池 8Li3SOCl2=6LiCl Li2SO32S 讲锂是密度最小的金属,用锂作为电池的负极,跟用相同质量的其它金属作负极相比较, 能在较小的体积和质量下能放出较多的电能,放电时电压十分稳定,贮存时间长,能在 216 3344 1 K 温度范围内工作,使用寿命大大延长。锂电池是一种高能电池,它具有质量 轻、电压高、工作效率高和贮存寿命长的优点,因而已用于电脑、照相机、手表、心脏起博 器上,以及作为火箭、导弹等的动力资源。 板书 三二次电池 投影 铅蓄电池 第
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- 4.2 化学 电源
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