培优专用必修二化学电源.ppt

1、化学电源,1、干电池,2、铅蓄电池,3、锂电池,4、燃料电池：氢氧燃料电池,二 、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,用途广泛的电池,用于汽车的铅蓄电池和燃料电池,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,小型高性能燃料电池,1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？,2、判断电池的优劣标准主要是什么？,3、目前化学电池主要分哪几大

2、类？,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，易于维护，并可在各种环境下工作,单位质量或单位体积所能输出电能的多少，即比能量的大小；输出功率的大小即比功率的大小以及电池的存储时间的长短。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。,化学电池,氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料电池,电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用。,又称充电电池或蓄电池。放电后经充电可使电池中的活性物质获得重生，恢复工作能力，可多次重复使用。,是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电源，又称

3、连续电池。,电池发明的小故事,1791年他在解剖时，在实验室将悬有去了皮的青蛙腿的铜钩挂在铁架台上，发现蛙腿会有肌肉抽搐的现象。伽伏尼认为动物的组织会产生电流，而金属是传递电流的导体。,他从独特的角度认为电流是由两种不同的金属产生的，经过一系列的实验，终于在1800年成功研制了世界上第一个能产生稳定电流的电池。,（意大利生物学家伽伏尼）,（法国物理学家、化学家伏特）,一、一次电池干电池,(-)ZnNH4Cl+ZnCl2MnO2,C(+) 负极(Zn)： Zn2e- =Zn2+ 正极(MnO2和C)： 2MnO2+2H2O+2e- =2MnOOH+2OH- 电池总反应： Zn+2MnO2+2NH

4、4Cl =2MnOOH+Zn(NH3)2Cl2,普通锌锰电池,工作原理,碱性锌锰电池构造示意图,碱性电池,(-) ZnKOHMnO2 (+) 负极(Zn)： Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正极(MnO2)： 2MnO2+2H2O+2e- =2MnOOH+2OH- 电池总反应： Zn+2MnO2+2H2O =2MnOOH+Zn(OH)2 优缺点简析：只能一次使用，不能充电；价格较贵；比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电。,一次电池锌银电池(纽扣电池),(-) ZnKOHAg2O (+) 负极(Zn)： Zn +2OH- -2e- =ZnO+H2O 正极(Ag2O

5、)： Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH- 电池总反应： Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag,(-) PbH2SO4PbO2 (+) 负极(Pb)： Pb-2e-+SO42-=PbSO4 正极(PbO2)： PbO2+2e-+4H+SO42- =PbSO4+2H2O 电池总反应： Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,放电原理,充电原理,二、二次电池铅蓄电池,放电过程 负极：氧化反应 Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s) 正极：还原反应 PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-= 2PbSO4 (s) +2H2O(l)

6、 放电过程总反应： Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)= 2PbSO4(s)+2H2O(l),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,铅蓄电池的充放电过程：,铅蓄电池的优缺点简析：,锂电池： 锂电池以锂作负极，非水有机溶剂如环脂、直链脂及酰胺等和无机溶剂作溶剂，以盐 LiClO4、LiAlCl4、LiAsF4等为电解质。由于锂密度低，电极电位负值高、延展性好，使得锂电池有容量大、电压高、电阻低的优点，同时电池材料中无一种可能对环境造成污染。被广泛地应用于心脏

7、起搏器、电子表、计算器。,三、燃料电池氢氧燃料电池,(-) PtH2H+O2Pt (+) 负极(Pt)：2H2-4e-=4H+ 正极(Pt)：O2+4H+4e-=2H2O 电池总反应：2H2+O2=2H2O (-) PtH2OH-O2Pt (+) 负极(Pt)：2H2-4e-+4OH-=4H2O 正极(Pt)：O2+2H2O+4e-=4OH- 电池总反应：2H2+O2=2H2O,工作原理,氧化剂与还原剂在工作时不断补充； 反应产物不断排出； 能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源。 缺点：体积较大、附属设备较多 优点：能量转换率高、清洁、对环境好 其它燃料电池：烃、肼、甲

8、醇、煤气燃料电池,燃料电池的规律,燃料电池与前几种电池的差别：,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。,化学电源的发展,化学电池的组成,能导电的物质,还原性较强的物质(多是金属电极本身),氧化性较强的物质,酸溶液 碱溶液 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,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”）； 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； 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

9、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)； 4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1、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,练习2、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，总反应式为： Zns2MnO2sH2OlZnOH2sMn2O3s 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： 2MnO2sH2Ol2eMn2O3s2OHaq 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02mol电子，锌的质量理论上减小65g,C,练习3、氢气是燃料