人教版选修4 第4章第2节 化学电源 课件（共22张PPT）.ppt

第四章电化学基础 第二节化学电源 1 在日常生活和学习中 你用过哪些电池 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 将太阳能转换成电能的装置 将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置 2 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 产生电能的基本原理是什么 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 教材p74 化学电池分类 又称不可充电电池或干电池 电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电后就不能再次利用 又称充电电池或蓄电池 在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 可多次重复使用 一种能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 铅蓄电池 锌银蓄电池 镍镉电池 锂离子电池 氢气 甲醇 天然气 煤气与氧气组成燃料电池 普通锌锰电池 碱性锌锰电池 锌银纽扣电池 化学电池优点 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 判断电池优劣的标准 比能量 符号 a h kg a 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 3 电池的储存时间的长短 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 干电池 碱性电池 蓄电池 锂离子电池 燃料电池 1 普通锌锰干电池 锌筒 石墨棒 mno2和c nh4cl zncl2和h2o等糊状物 一 一次电池 负极 zn 2e zn2 正极 2nh4 2e 2mno2 mn2o3 2nh3 h2o总反应 zn 2nh4 2mno2 zn2 mn2o3 2nh3 h2o 活性物质为nh4cl和淀粉糊作电解质 还填有mno2和炭黑 优点 制作简单 价格便宜 缺点 放电时间短 电压下降快 2 碱性锌锰干电池 负极 正极 总反应 zn mno2 zn 2oh 2e zn oh 2 2mno2 2h2o 2e 2mnooh 2oh zn 2mno2 2h2o 2mnooh zn oh 2 碱性电池 活性物质为koh和淀粉糊作电解质 还填有mno2和炭黑 优点 电流稳定 放电容量 时间增大几倍 不会涨气或漏液 缺点 多数只能一次使用 不能充电 价格较贵 总反应式 zn ag2o h2o 2ag zn oh 2 负极 zn 2oh 2e zn oh 2正极 ag2o h2o 2e 2ag 2oh 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 3 银 锌电池 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 4 锂电池 1 铅蓄电池 放电过程 pb s pbo2 s 2h2so4 2pbso4 s 2h2o pb s so42 2e pbso4 s 正极 pbo2 s 4h so42 2e 2pbso4 s 2h2o 氧化反应 还原反应 负极 正负极材料 正极 pbo2 负极 pb 电解质 h2so4溶液 充电过程 pbso4 s 2e pb s so42 还原反应 阴极 阳极 氧化反应 2pbso4 s 2h2o 2e pbo2 s h so42 2pbso4 s 2h2o l pb s pbo2 s 2h2so4 pb s pbo2 s 2h2so42pbso4 s 2h2o l 铅蓄电池的充放电过程 二 二次电池 2 镉镍电池 负极材料 cd 正极材料 涂有nio2电解质 koh溶液 总反应式 练习 试写出电池放电的电极反应式 负极 cd 2e 2oh cd oh 2 正极 2nio oh 2e 2h2o 2ni oh 2 2oh 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 三 燃料电池 燃料电池一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池 电池的电极本身不包含活性物质 只是一个催化转化元件 工作时 燃料和氧化剂连续地由外部供给 在电极上不断地进行反应 生成物不断地被排除 于是电池就连续不断地提供电能 清洁 能量转换率高的特点 2h2 4e 4h o2 4h 4e 2h2o 2h2 4e 4h o2 2h2o 4e 4oh 2h2 4oh 4e 4h2o o2 2h2o 4e 4oh 1 氢氧燃料电池 电解质溶液 koh 负极 ch4 10oh 8e co32 7h2o 正极 2o2 4h2o 8e 8oh 2 甲烷燃料电池 ch4 2o2 2oh co32 2h2o 3 甲醇燃料电池 电解质溶液 koh 正极 3o2 6h2o 12e 12oh 负极 2ch3oh 16oh 12e 2co32 12h2o 2ch3oh 4oh 3o2 2co32 6h2o 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 银锌电池 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 小结 书写电极反应式的方法 书写电极反应式应注意以下几点 1 确定原电池的正负极 弄清正负极上发生反应的物质 2 电极反应是一种离子反应 遵循书写离子反应的所有规则 3 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 4 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 5 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 练习1 2012 四川 一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪 负极上的反应为ch3ch2oh 4e h2o ch3coo