高中物理第四章《电化学基础》人教版选修四4.24.2.pptVIP

第二节化学电源 用途广泛的电池 用于汽车的铅蓄电池和燃料电池 化学电池 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 各式各样的纽扣电池 化学电源 学与问 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 化学电池 一次电池 二次电池 燃料电池 碱性锌锰电池 铅蓄电池 氢氧燃料电池 锂离子电池 锌银蓄电池 普通干电池 锌银纽扣电池 小型高性能燃料电池 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 一 一次电池 锌锰电池 锌银电池 锂电池 1 正负极材料 碱性锌锰电池 正极 mno2 负极 zn 2 工作机制 负极 zn 2oh 2e zn oh 2 正极 2mno2 2h2o 2e 2mnooh 2oh 氢氧化氧锰 碱性锌锰电池构造示意图 氧化反应 还原反应 电解质 koh 总反应 zn 2mno2 2h2o 2mnooh zn oh 2 3 优缺点简析 缺点 多数只能一次使用 不能充电 价格较贵 优点 比能量和储存时间有所提高 适用于大电流和连续放电 其它一次电池 锌银电池 锂电池 锌银电池 纽扣电池 zn ag2o koh 正极 ag2o h2o 2e 2ag 2oh 负极 zn 2oh 2e zno h2o 总反应 zn ag2o zno 2ag 二 二次电池 铅蓄电池 镍镉电池 镍氢电池 锂离子电池 铅蓄电池 1 正负极材料 正极 pbo2 负极 pb 2 工作机制 电解质 h2so4溶液 铅蓄电池为典型的可充电电池 其电极反应分为放电和充电两个过程 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 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 铅蓄电池的充放电过程 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 2004年江苏高考 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 电流总反应式为 zn s 2mno2 s h2o l zn oh 2 s mn2o3 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 mn2o3 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 答案 c 三 燃料电池 氢氧燃料电池 烃 肼 甲醇 氨 煤气燃料电池 酸性氢氧燃料电池 1 正负极材料 正极室 通氧气 负极室 通氢气 电解质 h2so4溶液 氧化剂 燃料 使用铂电极 2 工作机制 2h2 4e 2h 负极 正极 o2 4h 4e 2h2o 总反应 2h2 o2 2h2o 3 优缺点简析 缺点 体积较大 附属设备较多 优点 能量转换率高 清洁 对环境友好 其它燃料电池 燃料电池的规律 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 能量转化率高 超过80 普通的只有30 有利于节约能源 燃料电池与前几种电池的差别 氧化剂与还原剂在工作时不断补充 反应产物不断排出 化学电池的组成 电极材料电极上发生反应的物质 能导电的物质 还原性较强的物质 大多是金属电极本身 氧化性较强的物质 酸 碱 盐溶液或熔融液 小结 流出电子 流入电子 氧化反应 还原反应 减少污染节约资源 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 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 练习 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 koh溶液 ch4 o2 h2o ab ch4 10oh 8e co32 7h2o ch4 2o2 2koh k2co3 3h2o 2 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 航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能 轻便 无污染的优点 氢氧燃料电池有酸式和碱式两种 它们放电时的总反应都可以表示为2h2 o2 2h2o 酸式电池中电解质是酸 其负极反应可表示为2h2 4e 4h 则其正极反应式为 碱式电池的电解质是碱 其正极反应式为o2 2h2o 4e 4oh 则其负极反应可表示为 o2 4e 4h 2h2o 2h2 4e 4oh 4h2o 3 蓄电池在放电时是起原电池作用 充电时是起电解池作用 爱迪生电池分别在充电和放电时发生的反应为 根据爱迪生蓄电池的原理作出的下列判断中错误的是 放电时 fe为负极 nio2为正极 充电时阳极上的电极反应为 ni oh 2 2e 2oh nio2 2h2o 放电时 电解质溶液中的阴离子向正极方向移动 蓄电池的电极必须浸在某种酸性溶液中 蓄电池的电极必须浸在某种碱性溶液中a 和 b 只有 c 和 d 和 c 4 下图为氢氧燃料电池原理示意图 按照此图的提示 下列叙述正确的是a a电极是负极b b电极的电极反应为 4oh 4e 2h2o 2 c 电池工作时 电子由正极通过外电路流向负极d 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 ad 5 据报道 最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池 电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍 可连续使用一个月才充一次电 其电池反应为 2ch3oh 3o2 4oh 2co32 6h2o 则下列说法错误的是 放电时ch3oh参与反应的电极为正极 充电时电解质溶液的ph逐渐增大 放电时负极的电极反应为 ch3oh 6e 8oh co32 6h2o 充电时每生成1molch3oh转移6mol电子 a 6 如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图 甲醇在催化剂作用下提供质子 h 和电子 电子经外电路 质子经内电路到达另一极与氧气反应 电池总反应式为 2ch3oh 3o2 2co2 4h2o 下列说法中正确的是a 右边的电极为电池的负极 b处通入的是空气b 左边的电极为电池的负极 a处通入的是甲醇c 电池负极的反应式为 ch3oh h2o 6e co2 6h d 电池的正极反应式为 o2 2h2o 4e 4oh bc 7 光合作用有二氧化碳与水合成葡萄糖 同时放出氧气 写出化学方程式 6co2 g 6h2o l c6h12o6 g o2 g 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 o2 4h 4e 2h2o 化学电池的创新设想 8 下图是一种正在投入生产的大型蓄电系统 左右两侧为电解质储罐 中央为电池 电解质通过泵不断在储罐和电池间循环 电池中的左右两侧为电极 中间为离子选择性膜 在电池放电和充电时该膜可允许钠离子通过 放电前 被膜隔开的电解质为na2s2 右罐 和nabr3 左罐 放电后 分别变为na2s4和nabr 下列说法正确的是 a 电池充电时 阳极电极反应式为 3br 2e br3 b 电池放电时 负极电极反应式为 2s22 2e s42 c 电池放电时 电池的总反应方程式为 na2s4 3nabr 2na2s2 nabr3d 在充电过程中na 通过膜的流向为从左到右 ad 9 有一种锂电池 用金属锂和石墨作电极材料 电解质溶液是由四氯铝锂溶解在亚硫酰氯 socl2 中形成的 电池总反应方程式为 8li 3socl2 6licl li2so3 2s 已知亚硫酰氯和alcl3 6h2o混合共热蒸干 可制得无水氯化铝alcl3 则下列叙述正确的是 a 电解质溶液中混入水 对电