电能与化学能精品课件

1、电能与化学能第1页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五发展中的化学电源化学能与电能（二）第2页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五1、干电池 干电池是一种伏打电池,利用某种吸收剂(如木屑或明胶)使内含物成为不会外溢的糊状。常用作手电筒照明、收音机等的电源。酸性锌锰干电池是最早进入市场的实用电池（1）普通锌锰干电池第3页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五（1）锌锰干电池的结构特点负极（锌筒）：正极（石墨）：总反应：电极反应：Zn -2e = Zn2+2NH4 + + 2e = 2NH3 + H2 Zn + 2NH4 + =Zn2+ + +2

2、NH3 + H2 优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等第4页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五（2）碱性干电池碱性电池是个人音响、照相机等地首选电源。碱性电池 电解液: 中性NH4Cl碱性KOH（离子导电性更好）负极：锌片锌粉（反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高）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第5页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五（3）纽扣电池负极：Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O 正极：Ag2O+ H2O +2e

3、- =2Ag+ 2OH- 总反应： Ag2O+ Zn =ZnO+ 2Ag电极反应：用途：电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的。 第6页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五2、充电电池1、充电电池：氧化还原反应在充电时可以逆向进行。2、充电电池又称二次电池，能够重复使用至一定的周期。手机专用电池摄像机专用电池笔记本电脑专用电池化学能放电充电电能第7页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五用途：目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池，它还广泛用于国防、生产、生活等领域。铅蓄电池：最早使用的充电电池。（1）铅蓄电池特点：铅蓄电池的电压

4、稳定，使用方便安全可靠，可再次充电使用。第8页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五铅蓄电池工作原理负极（Pb）：Pb - 2e- + SO42- =PbSO4正极（PbO2）：PbO2+4H+ +SO42- +2e- =PbSO4 +2H2O原电池反应：PbO2 + 2H2SO4 + Pb = 2PbSO4 + 2H2O第9页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五（2） 镍镉电池特点：体积小，便于携带。可重复使用500次以上。寿命比铅蓄电池长。镉有致癌作用，有被镍氢电池取代的趋势。H2+NiO(OH)2 Ni(OH)2+H2O 。放电充电镍镉电池电极反应（KO

5、H为电解液）用途：广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、 电动剃须刀等。2NiO(OH) + 2H2O + Cd 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2放电充电第10页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五（3）锂电池 以锂为负极的非水电解质电池有几十种，其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池，这种电池以片状金属及为负极，电解活性MnO2作正极，高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液 ：负极：Li e Li+正极：MnO2 e Li+ LiMnO2 总反应： Li MnO2 LiMnO2第11页，共23页，2022年，5月20日，7点1

6、1分，星期五锂离子电池锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。用途：现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机、手表、心脏起搏器等低功耗电器的主流。笔记本电脑专用电池第12页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五 电池中含有大量的重金属如锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节纽扣电池能污染60万升水；一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值。若将废旧电池混入生活垃圾一起填埋，渗出的重金属物质就会渗透土壤、污染地下水，进而进入鱼类、农作物等，破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康，有的还能致癌。所以我们不要乱扔电池，要及时回收。

7、废旧电池的回收利用第13页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五3、燃料电池高效、环境友好的化学电池它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。(例如：H2和O2的燃料电池，CH4和O2的燃料电池)燃料电池是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。小型高性能燃料电池 第14页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五氢氧燃料电池正负极材料正极：通氧气（氧化剂）负极：通氢气（燃料）电解质：H2SO4溶液/NaOH溶液/Na2SO4溶液电极：使用铂电极或者多孔性碳第15页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五

8、H2O2H2O（1）酸性氢氧燃料电池电解质：H2SO4溶液使用铂电极电极反应负极：2H2 - 4e- 4H+正极：O2 + 4H+ + 4e- 2H2O总反应：2H2 + O22H2O第16页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五电极反应负极：2H2 + 4OH- - 4e- 4H2O正极：O2 + 2H2O + 4e- 4OH-总反应：2H2 + O22H2O（2）碱性氢氧燃料电池KOH溶液H2 O2 H2Oa极 b极通入的气体在电极表面放电，电池只是作为一个反应器。与其它电池区别：反应物不是储存在电池内。O2 O2- 酸性环境： O2- 2H+ H2O碱性环境： O2- H

9、2O2OH-注：用途：氢氧燃料电池目前已应用于航天、军事通讯、电视中继站等领域 第17页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五例1：写出甲烷燃料电池（电解质溶液为氢氧化钾溶液）的电极反应式及总方程式： 正极： 2O2 + 8e- + 4H2O = 8OH-负极： CH4 + 10 OH- -8e = CO32- + 7H2O总反应：CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O 反应后溶液的pH如何变化？PH值降低第18页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五KOH溶液H2O2H2Oa b例2：1969年美国“阿波罗11号”登月成功。飞船上使用的

10、氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。1、a是 极， b是 极2、外电路电子流向：负正 ab第19页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五例三：1991年，我国首创以铝空气海水为能源的新型电池，称之为海洋电池。它是一种无污染、长效、稳定可靠的电源。它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能的。为获得海水中只含有0.5%的溶解氧，科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构，以增大表面积，吸收海水中的微量溶解氧。这些氧在海水电解液作用下与铝反应，源源不断地产生电能。 总反应式：4Al3O2十6H2O4Al(OH)3负极反应式：正极反应式：4Al12e4Al3 3O26H2O十12e12OH 特点：海洋电池本身不含电解质溶液和正极活性物质，不放入海洋时，铝极就不会在空气中被氧化，可以长期储存。 第20页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五各种各样的电池空气电池单晶硅太阳能电池第21页，共23页，2022年，5月20日，7点11分，星期五化学电池