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人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第二节 化学电源教案配套ppt课件
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这是一份人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第二节 化学电源教案配套ppt课件，共25页。PPT课件主要包含了情境引入，知识回顾，自发的氧化还原反应，闭合回路，原电池，化学能，离子导体，电极材料，电极反应，电子导体等内容，欢迎下载使用。
1.通过对常见化学电源的分析，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.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。
一次电池（放电后不可充电的电池）
【资料卡片】普通锌锰干电池是最早进入市场的实用干电池。因其电解质溶液用淀粉糊固定化，称为干电池。普通锌锰干电池放电时发生的主要反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2 Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)
请同学们结合资料和示意图分析：电极反应中的还原剂和氧化剂、电极材料、离子导体。
还原剂：氧化剂：负极：正极：离子导体：
NH4Cl和ZnCl2混合物
分析普通锌锰干电池长期占据市场和现在逐渐被替代的可能原因。
原因2：电解质氯化氨为酸性，会腐蚀电池的锌筒且反应有氢气生成，易造成电池膨胀及漏液现象
根据示意图和资料：分析各部分的作用并写出电极反应式。
阅读资料，找出能使碱性锌锰干电池产生大电流和高电压的设计。
【资料卡片】①碱性干电池增大了正负极间的相对面积，用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液，锌也变成粉末状，同时采用了反应活性更高的电解二氧化锰粉；②电流是单位时间内通过横截面的电量。
电极活性物质Zn粉、高活性电解MnO2
离子导体高导电性的KOH溶液
二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。
根据铅蓄电池放电过程的总反应写出电极反应式。
优点:电压稳定使用方便安全可靠价格低廉缺点：比能量低、笨重
铅蓄电池的电极反应物(Pb、PbO2)和放电后的产物(PbSO4)均以固体形式附着在电极材料表面，分析这样设计的目的。
目的：使电极反应物和产物富集在电极材料表面，充、放电时可以循环转化，实现电池重复使用。
比能量（比功率）：电池单位质量或单位体积所能输出 电能的多少（或功率的大小）
2019诺贝尔化学奖得主
斯坦利·惠廷厄姆在1976年提出了第一个嵌入脱出型的正极材料TiS2，这几乎标志着从早期的Li—MnO2一次电池到现代二次锂电池的转变。
【资料卡片】TiS2是一种微观上具有层状结构的固体材料。充、放电时，Ti元素的化合价发生变化，层状结构所带电荷量发生改变，锂离子会因此从其中脱出或嵌入。
结合资料、总反应与示意图，分析:1.放电时Li+迁移方向和电极反应；2.简单说明其能够反复充电的理由。
约翰·古迪纳夫发现了LiCO2等一系列正极材料，减少了枝晶短路的可能，进而大幅提升锂电池的稳定性 。
负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy
正极：Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2
1.燃料电池燃料电池是一种连续地将_____和_______的化学能直接转化为_____的化学电源。燃料电池的电极本身不包含_________，只是一个催化转化元件。
燃料电池的特点① 燃料和氧化剂连续的由外部供给，生成物不断地被排出，可以连续不断地提供电能。② 电池内部的电极材料和离子导体在工作过程中不发生改变，使燃料电池可以持续工作。
2.氢氧燃料电池(1)基本构造
(3)能量转换所有的燃烧均为放热反应，若能量以电的形式向外释放，则形成燃料电池，所以燃料电池的总方程式类似燃烧的总方程式，条件不同。理论上来说，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，所以燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，且能量转化率超高。其电能的转化率超过80％，远高于转化率仅30％ 多的火力发电，大大提高了能源的利用率。
3.燃料电池电极反应式的书写方法
负极为燃料失电子发生氧化反应。正极为O2得电子发生还原反应。
例：CH3OH燃料电池电极反应式的书写：
(1)酸性电解质：负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋
配平小技巧：根据环境用H+调电荷守恒
配平小技巧：根据环境用OH-调电荷守恒
配平小技巧：根据环境用CO32-调电荷守恒
固体氧化物燃料电池采用固体氧化物为电解质(ZrO2/Y2O3)。固体氧化物在高温下具有传递O2-的能力，在电池中起传递O2-和分离燃料和氧化剂的作用。
配平小技巧：根据环境用O2-调电荷守恒
化学电源电极反应式的书写(1)根据电源总反应式或装置确定正、负极的反应物；原电池的正极大多数只起导电作用，而化学电源的正极材料得电子参与电极反应。(2)根据电源总反应式的产物或装置中微粒的种类确定稳定的产物，要特别注意溶液的酸碱性和离子共存问题。(3)利用氧化还原配平方法配平电极反应式，运用原子守恒和电荷守恒进行检查。
1．镍镉电池是一种可充电的“干电池”，使用寿命长达10～15年。其总反应为Cd＋2NiO（OH）＋2H2O ===2Ni（OH）2＋Cd（OH）2。下列说法不正确的是（ ）A．放电时，负极发生了氧化反应，反应为Cd＋2OH－－2e－===Cd（OH）2B．充电时，正极反应为Ni（OH）2－e－＋OH－===NiO（OH）＋H2OC．电池工作时，负极区pH增大，正极区pH减小D．该电池充电时将电能转化为化学能
2．甲醇－空气燃料电池（DMFC）是一种高效、轻污染的车载电池，其工作原理如图所示。下列有关叙述正确的是（ ）A．该装置能将电能转化为化学能B．电流由乙电极经导线流向甲电极C.负极的电极反应式为：CH3OH＋6OH－－6e－===CO2＋5H2OD．b口通入空气，c口通入甲醇
1.通过对常见化学电源的分析，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.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。
一次电池（放电后不可充电的电池）
【资料卡片】普通锌锰干电池是最早进入市场的实用干电池。因其电解质溶液用淀粉糊固定化，称为干电池。普通锌锰干电池放电时发生的主要反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2 Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)
请同学们结合资料和示意图分析：电极反应中的还原剂和氧化剂、电极材料、离子导体。
还原剂：氧化剂：负极：正极：离子导体：
NH4Cl和ZnCl2混合物
分析普通锌锰干电池长期占据市场和现在逐渐被替代的可能原因。
原因2：电解质氯化氨为酸性，会腐蚀电池的锌筒且反应有氢气生成，易造成电池膨胀及漏液现象
根据示意图和资料：分析各部分的作用并写出电极反应式。
阅读资料，找出能使碱性锌锰干电池产生大电流和高电压的设计。
【资料卡片】①碱性干电池增大了正负极间的相对面积，用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液，锌也变成粉末状，同时采用了反应活性更高的电解二氧化锰粉；②电流是单位时间内通过横截面的电量。
电极活性物质Zn粉、高活性电解MnO2
离子导体高导电性的KOH溶液
二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。
根据铅蓄电池放电过程的总反应写出电极反应式。
优点:电压稳定使用方便安全可靠价格低廉缺点：比能量低、笨重
铅蓄电池的电极反应物(Pb、PbO2)和放电后的产物(PbSO4)均以固体形式附着在电极材料表面，分析这样设计的目的。
目的：使电极反应物和产物富集在电极材料表面，充、放电时可以循环转化，实现电池重复使用。
比能量（比功率）：电池单位质量或单位体积所能输出 电能的多少（或功率的大小）
2019诺贝尔化学奖得主
斯坦利·惠廷厄姆在1976年提出了第一个嵌入脱出型的正极材料TiS2，这几乎标志着从早期的Li—MnO2一次电池到现代二次锂电池的转变。
【资料卡片】TiS2是一种微观上具有层状结构的固体材料。充、放电时，Ti元素的化合价发生变化，层状结构所带电荷量发生改变，锂离子会因此从其中脱出或嵌入。
结合资料、总反应与示意图，分析:1.放电时Li+迁移方向和电极反应；2.简单说明其能够反复充电的理由。
约翰·古迪纳夫发现了LiCO2等一系列正极材料，减少了枝晶短路的可能，进而大幅提升锂电池的稳定性 。
负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy
正极：Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2
1.燃料电池燃料电池是一种连续地将_____和_______的化学能直接转化为_____的化学电源。燃料电池的电极本身不包含_________，只是一个催化转化元件。
燃料电池的特点① 燃料和氧化剂连续的由外部供给，生成物不断地被排出，可以连续不断地提供电能。② 电池内部的电极材料和离子导体在工作过程中不发生改变，使燃料电池可以持续工作。
2.氢氧燃料电池(1)基本构造
(3)能量转换所有的燃烧均为放热反应，若能量以电的形式向外释放，则形成燃料电池，所以燃料电池的总方程式类似燃烧的总方程式，条件不同。理论上来说，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，所以燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，且能量转化率超高。其电能的转化率超过80％，远高于转化率仅30％ 多的火力发电，大大提高了能源的利用率。
3.燃料电池电极反应式的书写方法
负极为燃料失电子发生氧化反应。正极为O2得电子发生还原反应。
例：CH3OH燃料电池电极反应式的书写：
(1)酸性电解质：负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋
配平小技巧：根据环境用H+调电荷守恒
配平小技巧：根据环境用OH-调电荷守恒
配平小技巧：根据环境用CO32-调电荷守恒
固体氧化物燃料电池采用固体氧化物为电解质(ZrO2/Y2O3)。固体氧化物在高温下具有传递O2-的能力，在电池中起传递O2-和分离燃料和氧化剂的作用。
配平小技巧：根据环境用O2-调电荷守恒
化学电源电极反应式的书写(1)根据电源总反应式或装置确定正、负极的反应物；原电池的正极大多数只起导电作用，而化学电源的正极材料得电子参与电极反应。(2)根据电源总反应式的产物或装置中微粒的种类确定稳定的产物，要特别注意溶液的酸碱性和离子共存问题。(3)利用氧化还原配平方法配平电极反应式，运用原子守恒和电荷守恒进行检查。
1．镍镉电池是一种可充电的“干电池”，使用寿命长达10～15年。其总反应为Cd＋2NiO（OH）＋2H2O ===2Ni（OH）2＋Cd（OH）2。下列说法不正确的是（ ）A．放电时，负极发生了氧化反应，反应为Cd＋2OH－－2e－===Cd（OH）2B．充电时，正极反应为Ni（OH）2－e－＋OH－===NiO（OH）＋H2OC．电池工作时，负极区pH增大，正极区pH减小D．该电池充电时将电能转化为化学能
2．甲醇－空气燃料电池（DMFC）是一种高效、轻污染的车载电池，其工作原理如图所示。下列有关叙述正确的是（ ）A．该装置能将电能转化为化学能B．电流由乙电极经导线流向甲电极C.负极的电极反应式为：CH3OH＋6OH－－6e－===CO2＋5H2OD．b口通入空气，c口通入甲醇
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