化学：4.2《化学电源》(新人教选修4)ppt课件

2化学电源 发明电池的故事 伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家 有一天 伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论文 说动物肌肉里贮存着电 可以用金属接触肌肉把电引出来 看了这篇论文 伏特非常兴奋 便决定亲自来做这个实验 他用许多只活青蛙反复实验 终于发现 实际情况并不像加伐尼所说的那样 而是两种不同的金属接触产生的电流 才使蛙腿的肌肉充电而收缩 为了证明自己的发现是正确的 伏特决定更深入地了解电的来源 发明电池的故事 一天 他拿出一块锡片和一枚银币 把这两种金属放在自己的舌头上 然后叫助手将金属导线把它们连接起来 刹时 他感到满嘴的酸味儿 接着 他将银币和锡片交换了位置 当助手将金属导线接通的一瞬间 伏特感到满嘴的咸味 这些实验证明 两种金属在一定的条件下就能产生电流 伏特想 只要能把这种电流引出来 就能大有作用 伏特经过反复实验 终于发明了被后人称做 伏特电堆 的电池 这就是在铜板和锌板中间夹上卡纸和用盐水浸过的布片 一层一层堆起来的蓄电池 这种电池 今天仍然在使用着 为了纪念他的贡献 人们把电压的计量单位叫做伏特 简称伏 符号V 比如我们手电筒里的电池的电压是1 5伏特 我们家里的电灯的电压是220伏特 化学电池的分类 一次电池 干电池 活性物质消耗到一定程度 就不能使用 二次电池 充电电池或蓄电池 放电后可以再充电使活性物质获得再生 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 衡量电池优劣的指标 比能量 电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 符号 A h kg A h L比功率 电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小 符号W kg W L储存时间 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 更适合使用者的需要 一次电池 普通锌锰干电池 活性物质为NH4Cl和淀粉糊作电解质 还填有MnO2和炭黑 电极反应式 负极 Zn 2e Zn2 正极 2NH4 2e 2MnO2 Mn2O3 2NH3 H2O总反应 Zn 2NH4 2MnO2 Zn2 Mn2O3 2NH3 H2O碱性锌锰干电池 活性物质为KOH和淀粉糊作电解质 还填有MnO2和炭黑 电极反应式 负极 Zn 2e 2OH Zn OH 2正极 2MnO2 2e 2H2O 2MnOOH 2OH 总反应 Zn 2MnO2 2H2O 2MnOOH Zn OH 2 二次电池 铅蓄电池 其电池反应可以正向和逆向进行 蓄电池放电时为自发电池 充电时为电解池 充电后电池容量得到恢复 充放电次数可达千百次 放电时电极反应式 负极 Pb SO42 2e PbSO4正极 PbO2 4H SO42 2e PbSO4 2H2O总反应 Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O充电时电极反应式与放电时电极反应式相反 所以可以把上述反应写成一个可逆反应式 Pb PbO2 2H2SO42PbSO4 2H2O 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 燃料电池 氢氧燃料电池 一种高效低污染的新型电池 负极 2H2 4e 4H 正极 O2 4H 4e 2H2O总反应 2H2 O2 2H2O 练习 例1 实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气 已知铅蓄电池放电时发生如下反应 负极 正极 今若制得Cl20 050mol 这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是 A 0 025molB 0 050molC 0 10molD 0 20mol 铅蓄电池的总反应式为 Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 电解NaCl饱和溶液时 电路上有2mol电子通过时消耗2mol的H2SO4 此时在阳极应产生1molCl2 若要制得0 050molCl2 需消耗H2SO4为0 10mol 练习 例2 氢镍电池是近年开发出来的可充电电池 它可以取代会产生镉污染的镉镍电池 氢镍电池的总反应式是根据此反应式判断 下列叙述中正确的是 A 电池放电时 电池负极周围溶液的pH值不断增大B 电池放电时 镍元素被氧化C 电池充电时 氢元素被还原D 电池放电时 H2是负极 放电时该装置作为原电池 氢元素由0价升高为 1价 H2是负极