第二节化学电源.ppt

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1、荧 萝 苫 咒 费 讫 阶 梅 溉 冤 壤 乡 偷 掖 甘 芭 裹 某 肩 阅 禁 轨 阮 划 竭 峰 分 秸 笺 郧 犁 苗 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 第四章第四章 电化学基础电化学基础 第二节 化学电源 冒 土 不 仗 囊 洼 待 钓 浙 以 够 粪 甥 屹 研 重 挛 妓 厨 肠 湾 膏 砚 吕 恰 落 愈 牡 枝 酞 览 娶 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 学与问在日常生活和学习中，你用过哪 些电池？其中有哪些属于化学电池?你知道电 池的其它应用吗？ 电池 化学电池 太阳能电池 原子能电池 将化学能转换成电能的装置 将太阳能转换成电

2、能的装置 将放射性同位素自然衰变时产 生的热能通过热电转换器转变 为电能的装置 义 洒 赚 圣 恨 古 短 尹 癣 甩 雍 瓣 柏 种 考 潍 沼 沿 碍 驯 悯 杖 奸 吭 式 巳 疾 匈 晚 云 丢 墅 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 用途广泛的电池用途广泛的电池 用于汽车的铅蓄电池和燃料电池 舶 日 攒 谷 莹 溅 疤 鼻 散 踌 儿 付 雀 娇 牟 挡 疆 遍 堪 苗 椎 药 碉 殴 庐 涉 杯 怒 掌 者 击 糟 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 用途广泛的电池 用于“神六”的太阳能电池 笔记本电脑专用电池 手机专用电池 摄像机专用电 池

3、 各式各样的纽扣电 池 小型高性能 燃料电池 寨 腕 梁 疤 睦 续 抄 抽 泰 颐 婆 冻 酋 瑶 革 搂 蒋 迭 催 殉 蛋 糕 价 岔 及 殖 灿 墩 坝 灰 立 贯 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 阅读教材P74页并回答问题： 1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？ 2、判断电池的优劣标准主要是什么？ 3、目前化学电池主要分哪几大类？ 能量转换效率高，供能稳定可靠，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，易 于维护，并可在各种环境下工作 单位质量或单位体积所能输出电能的多少，即比能量的 大小；输出功率的大小即比功率的大小以及电池的存储

4、时间的长短。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，其质量好。 漂 粉 肃 孝 褥 醒 惨 养 挠 帮 狈 艘 砖 盲 庚 势 创 脆 娘 述 匪 畅 谍 邓 鸽 球 疥 捉 罗 勺 戈 熊 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 化 学 电 池 一次电池 二次电池 燃料电池 氢气、甲醇、天 然气、煤气与氧 气组成燃料电池 铅蓄电池 锌银蓄电池 镍镉电池 锂离子电池 普通干电池 碱性锌锰电池 锌银纽扣电池 电池中的反应物质 消耗到一定程度，就不能再次 利用。 又称充电电池或蓄 电池。放电后经充电可使电 池中的活性物质获得重生， 恢复工作能力，可多次

5、重复 使用。 是一种连续地将燃 料和氧化剂的化学能直接转 化成电能的化学电源，又称 连续电池。 等 莉 辣 类 营 韶 囤 傀 郑 腥 筷 部 龟 蛤 辅 糖 伤 珍 腔 堡 亏 椎 蹬 娥 很 杀 峙 姑 僵 绍 衷 码 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 二、一次电池 普通锌锰电池 碱性电池 锌筒 石墨棒 MnO2和C 普通锌-锰干电池的结构 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 1、干电池 负极 正极 电池反应： 氢氧化氧锰 （Zn）：Zn 2e- = Zn2+ （MnO2和C）： 本节要求会判断电池的正负极，不要求写电极反应式 缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液

6、 台 沛 需 威 晋 劳 调 座 论 做 逐 砧 扛 卸 合 蚂 味 和 奸 恕 极 磁 午 称 逆 朴 杀 否 店 局 招 宛 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 2、碱性锌-锰干电池 负极： 正极： 电池反应： 电解质：KOH Zn MnO2 Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 思考该电池的正负极材料和电解质 改进后碱性锌锰电池的优点： 电流稳定，放电容量、时间增大几倍， 不会气涨或漏液。 蜜 条 市 蒜 拯 署 陀 佰 啡 萄 争 敦 财 揭

7、 阔 察 抗 原 北 汀 柴 寝 睦 第 乡 垦 系 釉 卢 压 矾 活 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 3.银锌电池 总反应式: ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2 电极反应式: 负极: Zn2OH2e-Zn(OH)2 正极: Ag2OH2O2e-2Ag2OH 电解液: KOH溶液 这种电池比能量大、电压稳定，储存时间长，适 宜小电流连续放电，常制成纽扣式电池，广泛用于电 子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。 择 峦 沈 掐 算 漏 窖 蹭 恒 无 驼 鞍 久 锁 酵 絮 脐 娃 肄 遵 放 穴 雾 给 杯 姿 儡 陈 医 垂 份 蚀 第 二 节 化 学 电

8、 源 第 二 节 化 学 电 源 4、锂电池 锂电池：（-）Li（S） LiI（晶片） I2(+） 锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S 负极： ；正极： 。 用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳定电压、工 作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。 8Li-8e-=8Li+3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S 诱 恼 稳 眼 甜 美 枉 勒 剁 哟 昧 涅 似 兄 佩 逃 挖 凡 惠 盾 荒 握 剁 萨 釉 瓷 翁 陀 沧 夷 裙 猖 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 三、二次电池 能量：

9、化学能电能 放电 充电 代 全 痰 貉 歉 元 蛆 嚣 误 塔 杉 喂 舆 典 详 埃 艰 链 笛 高 回 倚 欺 宅 哮 孺 千 绢 妨 甫 秤 挽 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 放电过程总反应： Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s) + SO42- (aq)-2e- =PbSO4 (s) 正极： PbO2(s) + 4H+(aq)+SO42- (aq)+2e- =2PbSO4 (s) +2H2O(l) 氧化反应 还原反应 负极： 放电过程： 铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程 贵 巷 呢 泄 盛 踏

10、凉 坦 汀 震 坊 练 口 标 划 畦 谣 哼 血 瘸 德 舱 究 况 甥 僵 弱 鳃 林 留 脾 盅 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 充电过程： PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq) 还原反应阴极： 阳极： 2PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + H+(aq) + SO42-(aq) 氧化反应 接电源负极 接电源正极 充电过程总反应： 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)

11、铅蓄电池的充放电过程： 放电 充电 放电过程为化学电池！ 六 放 驻 淋 挎 填 隔 咬 斧 犊 形 耳 辆 构 叔 色 空 瓷 怠 载 赔 舔 冯 卧 棠 适 逸 帖 隙 粥 邪 综 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 3)优缺点简析 缺点： 比能量低、笨重、废弃电池污染环境 优点： 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、聚合物锂 离子蓄电池 迟 赁 问 盏 氛 犀 渭 陷 柒 苹 渤 烘 耶 肾 狈 厦 胎 巫 姜 喂 潦 菇 易 沸 戮 传 肉 泅 解 羡 校 耳 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化

12、 学 电 源 银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的 充电和放电过程可以表示为： 2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O 放电 充电 此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ） A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn D 电极反应： 负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH- 紊 夸 某 惶 越 眼 怔 雍 汁 骆 掂 危 埋 馆 籍 氯 航 湃 吠 赘 稗 肪 尹 制 幸 蔬 粕 歇 誓 哼 州 甸 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 四、燃料电池 燃料 O2 电解质 溶液 电极材料 ：多孔性

13、镍、铂 电解质溶液 ： KOH等强碱、 H2SO4等强酸、NaCl等盐溶液 1、燃料电池的构成 常见燃料： H2、NH3、 CO、CH4 、CH3OH 等 讶 捷 劳 澄 冻 掏 檬 断 语 殃 码 扬 蒙 晚 妇 济 那 律 删 拙 脸 哪 塘 榷 歌 维 忻 讥 切 洱 秃 猴 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 e-e- H2O2 燃料电池 负极:2H2 - 4e- = 4H+ 正极:O2 + 4H+4e- = 2H2O 总反应:2H2 + O2 = 2H2O 电解质溶液为酸性: 电解质溶液为碱性: 负极:2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O 正极:O2 +

14、 2H2O + 4e- = 4OH- 总反应:2H2 + O2 = 2H2O A Pt (-) Pt (+) 氢氧燃料电池工作原理 负极室正极室 隔膜 电解质 溶液 勇 支 皱 易 研 交 惶 淡 醒 撬 票 骗 瓷 椰 二 缺 锗 寐 驹 何 硬 唤 保 潍 浚 反 隧 讳 酗 衷 隅 榴 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 再写正极 反应： O22H2O4e4OH 酸性 先写总反应：燃料在氧气中的燃烧 2、燃料电池的电极反应的书写 若有CO2生成，且电解质为强碱时， 考虑CO2+2OH=CO32+H2O O24H+4e 2H2O 碱性 最后写负极反应： 总反应减去正极反

15、应 影 沮 族 魏 韩 泼 痈 川 舒 同 衅 毛 块 朴 卿 犬 稳 莉 石 蒂 忽 罩 忽 性 腕 迎 敖 毕 史 勾 付 嗽 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 A Pt (-) Pt (+ ) e-e- CH4O2 负极室阳极室 隔膜 KOH 溶液 甲烷氧气燃料电池工作原理 负极:CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O 正极:2O2+4H2O+8e-=8OH- 总反应: CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 那 韧 逊 姥 犬 姻 馒 淹 铡 秀 淹 堤 况 飞 憎 郡 钙 柴 涣 讼 侣 膨 镰 辨 跨 旱 例 蹋 函 躇 饼 青 第 二 节 化

16、 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 大有发展前景的燃料电池 燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃 料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的 化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃 料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发 电（ 30% ）的2倍。这是因为火力发电中放出 的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮 氧化物等废气污染都接近零；被人们誉为“绿 色”发电站。 晤 衰 隐 顿 季 雇 栈 肮 宜 卑 拾 确 耍 钱 鸿 挛 务 蹿 窿 悠 青 元 投 除 碉 沧 丈 百 杆 撅 浚 皆 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 书写电极反应式应注意以下几点： 1电极

17、反应是一种离子反应，遵循书写离子反 应的所有规则（如“拆”、“平”）； 3负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得 还原产物，与溶液的酸碱性有关（如4价的C在 酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以 CO32形式存在）； 2将两极反应的电子得失数配平后，相加得到 总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应 ； 溢 泰 非 序 禽 驱 貉 锰 遮 叭 蓑 爬 研 例 嗓 籽 矫 埂 摹 箱 俺 凹 绚 解 瞩 雨 蚌 引 纺 亨 帮 褂 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 化学电池的组成 组成负极正极电解质 电极材料 电极上发 生反应的 物质 电子流向 反应类型 能导电的物

18、质 还原性较强的 物质(多是金 属电极本身) 氧化性较强 的物质 酸溶液 碱溶液 盐溶液 或 熔融液 流出电子流入电子 氧化反应 还原反应 套 享 札 抵 闰 凯 前 烷 搂 逞 销 蕉 噪 惯 涵 烛 串 挪 脚 焙 锡 颖 舞 橡 秸 秘 鹏 胯 乖 蝇 瓮 嘉 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 减减 少少 污污 染染 节节 约约 资资 源源 砸 八 捎 俩 鳖 挽 脖 炉 芭 尖 赡 嫉 伍 蛛 闽 募 嗜 憾 屠 胳 灯 沏 底 胎 虫 茨 囤 岩 胳 蓑 擒 乾 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 电池的发展方向 n光电池使用方便,特别是近年

19、来 微小型半导体逆变器迅速 发展,促使其应用更加快捷.美,日,欧和发展中国家都制定 出庞大的 光伏技术发展计划,开发方向是大幅度提高光电 池转换效率和稳定性,降低成本,不断扩大产 业.目前已有 80多个 n国家和地区形成 n商业化,半商业化 n生产能力,年均增 n长达16,市场开拓 n从 空间转向地面 n系统应用。 嗓 属 何 狰 屑 牢 腋 秒 躲 版 档 湃 墓 协 维 滩 痔 孰 刻 镣 蛀 皱 拿 代 犹 慕 邢 郎 亩 峻 隧 封 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 1、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率 ，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的 熔融盐混合

20、物作电解质，CO为阳极燃气， 空气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在 65下工作的燃料电池，完成有关的电池 反应式： 负极反应式：2CO+2CO32-=4CO2+4e- 正极反应式： 总反应式： O2+4e-+2CO2=2CO32- 2CO+O2=2CO2 嵌 钠 氢 棱 辉 媳 轨 辕 雕 杭 绕 客 驳 化 成 袭 虾 祷 唁 静 差 案 潭 枫 嫉 绎 启 巢 薛 侥 栏 锐 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 2.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能 量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂 电池，某种锂电池的总反应为Li + MnO2=LiMnO2, 下列说

21、法正确的是（ ） A、 Li是正极，电极反应为Li e- = Li+ B、 Li是负极，电极反应为Li e- = Li+ C、 Li是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2 D、 Li是负极，电极反应为Li 2e- = Li2+ B 屋 奎 瘦 忌 魔 龟 楷 物 敝 洋 曲 酋 氟 陵 奎 雾 赴 猫 汛 侧 匀 轿 式 绣 枷 金 厘 豁 参 香 敢 币 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 3、1991年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型海 水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠空 气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数分 钟就发出耀

22、眼的闪光，其能量比干电池高20到50倍。运用 所学的化学知识，推测该新型电池两极上可能发生的电极 反应。 负极 正极4Al-12 e- =4Al3+ 3O2+6H2O+12 e- =12OH- 不活泼金属或碳 Cu 5已知：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2利用这一反应，试设计一 个原电池，画出示意图，标明电极材料名称，电解质溶液 ，然后填空： 正极 ，电极反应 负极 ，电极反应 2Fe3+2 e- =2Fe2+ Cu-2 e- =Cu2+ 既 频 舌 钻 陌 织 泉 贵 躲 敏 慎 老 余 奥 懒 屡 快 贩 妥 驰 男 挤 维 氟 忽 菩 悲 优 皑 禁 瘦 辣 第 二 节 化

23、学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 化学电池的创新设想 6CO2（g)+ 6H2O (l) = C6H12O6 (g) + 6 O2 (g) 光、叶绿体 设想将写成的反应式倒过来，可设计成一个原电池，产 生电流。这样，我们通过正逆反应，就从太阳能产生了 电能。写出这种原电池的电极反应。 负极： C6H12O6+ 6H2O 24e- = 6CO2 +24H+ 正极： 6O2 + 24 H+ +24 e- = 12H2O 坛 必 坠 凯 羹 疚 交 运 醉 丘 拘 佑 引 磋 拽 换 召 庐 烃 能 栗 钧 岂 男 危 此 奖 复 枷 廷 钝 诞 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源 糠 这 枢 肋 诅 蔽 巷 凤 饶 侵 乱 鹿 钢 鞠 善 筹 脸 仰 镣 顿 耕 钒 借 茄 造 弊 嘱 今 厢 锚 鉴 柏 第 二 节 化 学 电 源 第 二 节 化 学 电 源