高中化学 《化学电源》课件 新人教版选修4

1、普通锌锰电池普通锌锰电池碱性电池碱性电池 镍镍镉镉电电池池小型高性能燃料电池小型高性能燃料电池 锂离子电池锂离子电池 镍氢电池镍氢电池 第二节第二节 化学电源化学电源 锂电池锂电池干电池干电池叠层电池叠层电池纽扣电池纽扣电池各类电池各类电池化学电源的分类：化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。一次电池、二次电池和燃料电池等。一次电池一次电池的活性物质消耗到一定程度就的活性物质消耗到一定程度就不能再用了，如普通锌锰干电池、碱性不能再用了，如普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池；锌锰干电池；二次电池二次电池又称充电电池或蓄电池，放电又称充电电池或蓄电池，放电后再充电可以使活性物质再生，这类电后

2、再充电可以使活性物质再生，这类电池可多次重复使用。池可多次重复使用。面对许多原电池，我们怎样判断其优劣或适合某种面对许多原电池，我们怎样判断其优劣或适合某种需要？需要？看单位质量或单位体积所输出电能的多少，或输出看单位质量或单位体积所输出电能的多少，或输出功率大小以及电池储存时间长短。除特殊情况外，功率大小以及电池储存时间长短。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，更适合电池使用者。的电池，更适合电池使用者。一、一次电池普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池、锂电池等1 1、 碱性锌锰干电池：碱性锌锰干电池：负极（锌筒）

3、：负极（锌筒）：Zn +2OHZn +2OH2e2e= Zn= Zn（OHOH）2 2；正极（石墨）：正极（石墨）：正极：正极：2MnO2MnO2 2+2H+2H2 2O+2eO+2e= 2MnOOH+= 2MnOOH+2OH2OH电池的总反应式为：电池的总反应式为：Zn +Zn +2MnO2MnO2 2+2H+2H2 2OO= 2MnOOH+ Zn 2MnOOH+ Zn（OHOH）2 2碱性电池碱性电池 随着用电器朝着随着用电器朝着小型化、多功能化发小型化、多功能化发展的要求，对电池的展的要求，对电池的发展也提出了小型化、发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。多功能化发展的要求。 体积小、

4、性能好的碱性锌锰电池应运体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。流大幅度提高。银锌电池银锌电池正极壳填充正极壳填充AgAg2 2O O和石墨，负极盖填充锌汞合金，和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液电解质溶液KOHKOH。反应式为：。反应式为：2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 写出电极反

5、应式。写出电极反应式。充电充电放电放电1970-1975, 开发了先进的银锌、镍镉电池技术。开发了先进的银锌、镍镉电池技术。 1975-1983, 为美国海军生产潜水艇用银锌电池。为美国海军生产潜水艇用银锌电池。 1979-1987,为为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。 1998-1992, 为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。锂电池锂电池 锂是密度最小的金属，用锂作为电锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大

6、延长。负极相比较，使用寿命大大延长。二、二次电池二、二次电池1 1、铅蓄电池、铅蓄电池正极材料上正极材料上涂有棕褐色涂有棕褐色的的PbOPbO2 2，负极，负极材料是海绵材料是海绵状的金属铅，状的金属铅，两极浸在两极浸在H H2 2SOSO4 4溶液中。溶液中。写出电极反写出电极反应式。应式。铅蓄电池铅蓄电池铅蓄电池铅蓄电池总反应：总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H+2SO42- -=2PbSO4+2H2O负极：负极：Pb- -2e- -+SO42- -=PbSO4正极：正极：PbO2+2e- -+4H+SO42- -=PbSO4+2H2O铅蓄电池

7、总反应：总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H+2SO42- -=2PbSO4+2H2O负极：负极：Pb- -2e- -+SO42- -=PbSO4正极：正极：PbO2+2e- -+4H+SO42- -=PbSO4+2H2O其他蓄电池：其他蓄电池：镍镍- -镉蓄电池、银镉蓄电池、银- -锌蓄电池等锌蓄电池等优点：优点：可反复使用可反复使用 缺点：缺点：污染大污染大三、燃料电池按电解质划分，燃料电池大致上可分为按电解质划分，燃料电池大致上可分为五类：碱性燃料电池（五类：碱性燃料电池（AFCAFC）、磷酸型）、磷酸型燃料电池（燃料电池（PAFCPAFC）、

8、固体氧化物燃料电）、固体氧化物燃料电池（池（SOFCSOFC）、熔融碳酸盐燃料电池）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFCMCFC）和质子交换膜燃料电池）和质子交换膜燃料电池（PEMFCPEMFC）。）。氢氧燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池Pt电极H2O2氢氧燃料电池模拟氢氧燃料电池模拟KOH航天技术上使用的一种电航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用不污染环境等优点。用PtPt做电极，做电极，KOHKOH溶液溶液做电解做电解液，因其反应与氢氧燃烧液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极池。请写

9、出各电极的电极反应。反应。若将氢气换成甲烷，若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应写出各电极的电极反应新型燃料电池新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池界输入，同时将电极反应产物不断排出电池燃料电池 把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的化为电能的“能量转换器能量转换器”氢氧燃料电池氢氧燃料电池负极：负极：2H2H2 2+4OH+4OH2e2e=4H=4H2 2OO正极：正极：OO2 2+2H+2H

10、2 2O+2eO+2e=4OH=4OH电池的总反应为：电池的总反应为：2H2H2 2 + O + O2 2 = 2H = 2H2 2OO 常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝- -空气燃料电池、熔融盐燃料电池等空气燃料电池、熔融盐燃料电池等优点：优点：效率高、无污染，装置可持续使用效率高、无污染，装置可持续使用减减 少少 污污 染染节节 约约 资资 源源 熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用重视，可用Li2CO3和和Na2CO3的熔融盐混合物作电解的熔融盐混合物作电解质，质，CO为阳极燃气，空气与为阳极燃气，

11、空气与CO2的混合气体为阴极的混合气体为阴极助燃气，制得在助燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：的电池反应式： 阳极反应式：阳极反应式：2CO+2CO32- - 4CO2+4e- - 阴极反应式：阴极反应式：_ 总电池反应式：总电池反应式：_练习与巩固2CO+O22CO2O2+2CO2+4e- -2CO32- - 随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是 A利用电池外壳的金属材料利用电池外壳的金属材料 B防止电池中汞、镉

12、和铅等重金属离子对土防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染壤和水源的污染 C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D回收其中石墨电极回收其中石墨电极练习与巩固答案为答案为B家庭小实验家庭小实验（教材（教材107页）页） 在一瓣橘子上相隔在一瓣橘子上相隔0.5 cm分别插一小分别插一小段铜片和铝片，把铜片和铝片的另一端段铜片和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接触耳机的两极，试试能否听通过导线接触耳机的两极，试试能否听到到“嘎嘎嘎嘎”声。能够从耳机中听到声。能够从耳机中听到“嘎嘎嘎嘎”声，说明了什么？用其他金属、水声，说明了什么？用其他金属、水果、液体

13、再试一试。果、液体再试一试。研究性课题研究性课题（教材（教材106页）页） 调查常用电池的种类、使用范围、调查常用电池的种类、使用范围、性能和价格，以及电池中的氧化剂和还性能和价格，以及电池中的氧化剂和还原剂。调查废旧电池是如何处理的，以原剂。调查废旧电池是如何处理的，以及回收废旧电池的意义和价值。及回收废旧电池的意义和价值。小小 结结 由化学方程式书写电极反应式：由化学方程式书写电极反应式：找出氧化反应和还原反应的物质，确找出氧化反应和还原反应的物质，确定正负极反应的物质；定正负极反应的物质；利用电荷守恒分别写出电极反应式；利用电荷守恒分别写出电极反应式；验证：两电极反应式相加所得式子和验证：两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。原化学方程式相同，则书写正确。 化学电源的分类化学电源的分类类 型一次电池二次电池燃料电池只能使用一次，不只能使用一次，不能充电复原继续使能充电复原继续使用的化学电池用的化学电池酸（或