高中化学 第4章 第2节 化学电源课件 新人教版选修4.ppt

第四章电化学基础 第二节化学电源 自学思考 什么是化学电池 目前化学电池主要分为哪几个大类 在性能等方面它们各有什么特点 化学电池与其他能源相比有哪些优点 判断电池的优劣标准主要是什么 知识点1 化学电池 1 概念 将化学能变成电能的装置 2 分类 一次电池又称不可充电电池 如 干电池 二次电池又称充电电池 蓄电池 燃料电池 3 优点 4 电池优劣的判断标准 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 易维护 可在各种环境下工作 比能量 符号 w h kg w h l 指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 比功率 符号是w kg w l 指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小 电池的储存时间的长短 锂电池 干电池 叠层电池 纽扣电池 各类电池 知识点2 各类电池 空气电池 小型高性能燃料电池 一 一次电池 干电池 zn nh4cl zncl2 mno2 c 负极 zn zn 2e zn2 正极 mno2和c 2mno2 2h2o 2e 2mnooh 2oh 电池总反应 zn 2mno2 2nh4cl 2mnooh zn nh3 2cl2 普通锌锰电池 1 普通锌锰电池 碱性锌锰电池构造示意图 碱性电池 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 2 碱性锌锰电池 zn koh mno2 优缺点简析 只能使用一次 不能充电 价格较贵 比能量和储存时间有所提高 适用于大电流和连续放电 3 锌银电池 纽扣电池 zn koh ag2o 负极 zn zn 2oh 2e zno h2o正极 ag2o ag2o h2o 2e 2ag 2oh 电池总反应 zn ag2o zno 2ag 4 锂电池 锂电池是新一代高能电池 目前已研究成功多种锂电池 其中用廉价的r mno2作正极活性材料 电解液是liclo4溶于碳酸丙烯 简称pc 和二甲基氧乙烷 简称dmf 的混合溶剂中 浓度为1mol l 其浓度比是pc dme 1 1 电池反应为 负极的反应 li e li 正极的反应 li mno2 e limno2 电池总反应 li mno2 limno2 二 二次电池1 铅蓄电池 pb h2so4 pbo2 负极 氧化反应pb s so42 aq 2e pbso4 s 正极 还原反应pbo2 s 4h aq so42 aq 2e 2pbso4 s 2h2o l 总反应 pb s pbo2 s 2h2so4 aq 2pbso4 s 2h2o l 放电过程 充电过程阴极 接电源负极 还原反应pbso4 s 2e pb s so42 aq 阳极 接电源正极 氧化反应2pbso4 s 2h2o l 2e pbo2 s 4h aq so42 aq 充电过程总反应 2pbso4 s 2h2o l pb s pbo2 s 2h2so4 aq 铅蓄电池的充放电过程 铅蓄电池的优缺点简析 2 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 三 燃料电池 负极 pt 2h2 4e 4h 正极 pt o2 4h 4e 2h2o电池总反应 2h2 o2 2h2o 1 氢氧燃料电池 pt h2 h o2 pt pt h2 oh o2 pt 负极 pt 2h2 4e 4oh 4h2o正极 pt o2 2h2o 4e 4oh 电池总反应 2h2 o2 2h2o 氧化剂与还原剂在工作时不断补充 反应产物不断排出 能量转化率高 超过80 普通的只有30 有利于节约能源 缺点 附属设备较多 体积较大 优点 能量转换率高 运行噪音低 清洁 2 燃料电池的规律 3 燃料电池与前几种电池的差别 燃料做负极 助燃剂氧气为正极 电极材料一般不参加化学反应 只起传导电子的作用 4 其它燃料电池 烃 肼 甲醇 氨 煤气燃料电池 减少污染节约资源 废弃电池的回收利用刻不容缓 书写电极反应式应注意以下几点 1 电极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 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 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 4 溶液中不存在o2 在酸性溶液中它与h 结合成h2o 在碱性或中性溶液中它与水结合成oh 课堂总结1 仅有一个电极材料参与反应的原电池 负极 m xe mx 正极 析氢或吸氧或析出不活泼金属2 两个电极均参与反应的原电池 如蓄电池 纽扣电池 电极材料 金属为负极 金属化合物为正极 电子得失均由两电极本身发生 电极反应需考虑电解质溶液的参与 3 电极材料本身均不参与反应的电池 燃料电池 两电极材料均为惰性电极 负极 可燃性气体失电子 正极 助燃性气体得电子 电极反应考虑电解质溶液 练习1 碱性电池具有容量大 放电电流大的特点 因而得到广泛应用 锌 锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液 总反应式为 zn s 2mno2 s 2h2o l zn oh 2 s 2mnooh s 下列说法错误的是 a 电池工作时 锌失去电子b 电池正极电极反应式为 2mno2 s h2o l 2e 2mnooh s 2oh aq c 电池工作时 电子由正极通过外电路流向负极d 外电路中每通过0 2mol电子 锌的质量理论上减小6 5g c 练习2 氢气是燃料电池最简单的燃料 虽然使用方便 却受到价格和来源的限制 常用的燃料往往是某些碳氢化合物 如 甲烷 汽油等 请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式 此时电池内总的反应式 ch4 10oh 8e co32 7h2o ch4 2o2 2koh k2co3 3h2o b极 2o2 4h2o 8e 8oh 2 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 3 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