化学_第4章_第2节_化学电源课件_新人教版选修4.pptx

第四章电化学基础,第二节化学电源,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。,电池的优点,能量转化率较高供能稳定可靠可以制成各种形状和大小、不同容量的电压的电池及电池组使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作,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(Wh)/kg,(Wh)/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：电池的可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-2eZn2+正极：2NH4+2e+2MnO2Mn2O3+2NH3H2O总反应：Zn+2NH4+2MnO2Zn2+Mn2O3+2NH3H2O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+2H2O2MnOOH+2OH-总反应：Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+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+2H2SO42PbSO4+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,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+O22H2O,练习,例1、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,C,镍氢（MH-Ni)电池,电池反应：H2+2NiOOH=2Ni(OH)2,负极：H2+2OH-2e-=2H2O,正极：2NiOOH+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-,第二节,化学电源,)。,1下列有关普通锌锰电池的说法错误的是(A是一种二次电池B不能充电，所以不能重复使用C锌是其负极材料D普通锌锰电池的性能不如碱性锌锰电池,A,2(双选)下列关于化学电池的说法中，正确的是(,)。,A化学电池可以实现从化学能到电能的转化B二次电池可循环使用，所以是环保无污染的电池C燃料电池发生的是剧烈的燃烧反应D纽扣式锌银电池属于一次电池3化学电池是将_变成_的装置，常见的有以下几类：(1)_电池：它的_消耗到一定程度就不能使用了。其电解质溶液制成胶状，不流动，因此又叫做_。,AD,化学能,电能,一次,活性物质,干电池,(2)_电池：又称_或_。这类电池放电后再充电可使活性物质获得再生，故可多次重复使用。(3)_电池：是一种连续地将_和_的化学,能直接转换成电能的化学电池。,4化学电池的优点：,(1)_较高，供能稳定可靠；,(2)可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电,池组；,(3)使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。,二次,充电电池,蓄电池,燃料,燃料,氧化剂,能量转换效率,5废弃电池中含有_和_等有害物质，随意丢弃会对生态环境和人体健康产生很大危害。若把它当成一种_，加以_，既可减少污染，又可节约资源。,6有下列常见的电池：,普通锌锰电池；碱性锌锰电池；铅蓄电池；镍镉电池；甲醇燃料电池；氢氧燃料电池；纽扣电池。其中属于一次电池的有_(填序号，下同)，属于二次电池的有_，属于燃料电池的有_。,重金属,酸碱,资源,回收利用,一、燃料电池1概念,一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化,学电池。,2特点,(1)电极本身不含活性物质，只是一个催化转化元件。(2)外部供给的燃料和氧化剂在电极上不断反应，生成物不,断地被排除。,(3)电池容量不受限制，可连续不断地提供电能。,3燃料电池的组成,燃料电池的基本组成包括燃料、氧化剂和电解质。,(1)燃料：主要是常温下为气体的燃料，如氢气、烃类、肼、,甲醇、氨、煤气等。,(2)氧化剂：纯氧或者空气。用空气时，实际起氧化剂作用,的也是氧气。,(3)电解质：燃料电池的电解质可以是酸、碱、盐或者金属,氧化物。,4氢氧燃料电池,氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为惰性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。该电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，可用酸性电解质(如稀H2SO4)或者碱性电解质(如KOH溶液)。氢氧燃料电池构造如右图所示。,氢氧燃料电池使用不同电解质时发生的电极反应归纳如下,表：,都为O22H2O4e=4OH,例1可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为,正极。下列说法正确的是(,)。,A以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应,B以NaOH溶液为电解质溶液时，负极产物是Al(OH)3C以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极点拨：注意在碱性条件下，两性金属铝及其化合物发生的反应及其生成物。答案：A,例2甲烷燃料电池的电解质溶液为KOH溶液，下列关于,甲烷燃料电池的说法正确的是(,)。,A负极发生的是甲烷的燃烧反应B正极附近溶液的pH降低C放电一段时间后，电解质溶液的碱性减弱D甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率低答案：C,二、电极反应式的书写1书写要遵循的原则,(1)原电池正、负电极上分别发生还原反应和氧化反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒。,(2)弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的用离子,符号表示。,(3)正极产物、负极产物根据题意或化学方程式确定，也要,注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。,2书写步骤,(1)首先判断该电池所依据的化学反应，从而确定两个半反,应即电极反应。,(2)给出总反应式，写电极反应式。,以氢氧燃料电池为例：已知总电池反应为2H2,O2=2H2O，电解质溶液为KOH溶液。,负极书写步骤为：,列物质，标得失：根据总电池方程式列出总式两边化合,价升高的有关物质，标出失去电子的数目：2H24e2H2O；,选离子，配电荷：根据电解质溶液的酸碱性，用H或,OH或其他离子配平，使反应式两边电荷总数相等。2H2,4OH4e2H2O；,同理，正极电极反应式：O22H2O4e=4OH。,配个数，巧用水：利用H2O使两边元素守恒，即2H2,4OH4e=4H2O。,两式加，验总式：将正、负两电极反应方程式相加，得到反应式：2H2O2=2H2O，与总反应式相符，写法正确。,3书写充电电池、燃料电池电极反应式的注意事项(1)充电电池。,在书写可充电池电极反应式时，关键是明确电池和电极。放电为原电池，充电为电解池。,原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升高；原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，对应元素化合价降低。,(2)燃料电池。,电池的负极一定是可燃性物质，失电子发生氧化反应；电池的正极多为氧气或空气，得电子发生还原反应。,性电解质溶液中，电极反应式中不能出现H，在酸性电解质溶,液中，电极反应式中不能出现OH。,电极材料一般不参加化学反应，只是一个催化转化元件。书写电极反应式时，要分清电解质溶液的酸碱性，在碱,正、负两极的电极反应式在得失电子守恒的前提下，相加后的电池反应必然是