化學電源 完整版PPT

1、新課標人教版選修四化學反應原理第四章 電化學基礎第二節(jié) 化學電源（第一課時）請同學們 銅鋅原電池原電池裝置是將什么反應的化學能轉換成電能的？指出電池的正負極，并分別寫出其中負極和正極的電極反應式以及該電池的總反應方程式。ZnSO4溶液 CuSO4溶液負極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反應） 正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應）電池反應（總化學方程式）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 電池符號： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負極 鹽橋 正極復習回顧化學電源學與問在日常生活和學習中，你用過哪些電池，你知道電池的其它應用嗎？ 電池化

2、學電池太陽能電池原子能電池將化學能轉換成電能的裝置將太陽能轉換成電能的裝置將放射性同位素自然衰變時產生的熱能通過熱能轉換器轉變?yōu)殡娔艿难b置堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鉛蓄電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池等。廣泛應用于通訊、交通、文化、辦公及家用電子產品。高科技、軍事、生產行業(yè)也有特殊應用?！舅伎肌磕壳盎瘜W電池主要分為哪幾個大類？ 在性能等方面它們各有什么特點？ 產生電能的基本原理是什么？化學電池與其他能源相比有哪些優(yōu)點？判斷電池的優(yōu)劣標準主要是什么？知識點1：化學電池1)概念:將化學能變成電能的裝置2)分類:一次電池又稱不可充電電池如：干電池二次電池又稱充電電池蓄電池燃料電池3)優(yōu)點:4)電池

3、優(yōu)劣的判斷標準:能量轉換效率高，供能穩(wěn)定可靠。可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。易維護，可在各種環(huán)境下工作。比能量符號(Wh/kg)，(Wh/L)指電池單位質量或單位體積所能輸出電能的多少比功率符號是W/kg，W/L)指電池單位質量或單位體積所能輸出功率的大小電池的儲存時間的長短鋰電池干電池疊層電池紐扣電池各類電池知識點2：各類電池空氣電池小型高性能燃料電池 1、干電池(普通鋅錳電池）干電池用鋅制桶形外殼作負極，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極，在石墨周圍填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作電解質溶液，還填充MnO2的黑色粉末吸收正極放出的H2，防止產生極化現(xiàn)象。電

4、極總的反應式為：Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O請寫出各電極的電極反應。一、 一次電池練：寫出鋅錳干電池的電極反應和總化學反應方程式。負極正極總反應通常我們可以通過干電池的外觀上的哪些變化判斷它已經(jīng)不能正常供電了？_我們在使用干電池的過程中并沒有發(fā)現(xiàn)有氣體產生，請推測可能是干電池中的什么成分起了作用？Zn-2e-=Zn2+2NH4+2e-=2NH3+H2 ， H2 +2MnO2=Mn2O3+H2O鋅筒變軟，電池表面變得不平整MnO2Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O堿性鋅-錳干電池負極：正極：電池

5、反應：電解質：KOHZnMnO2Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2思考該電池的正負極材料和電解質干電池負極: Zn2e-Zn2 普通鋅錳干電池：（-）Zn ZnCl2、NH4Cl（糊狀） 石墨(nO2)(+） 正極: 2NH4+2e-2NH3H2 總電池反應方程式 ：2NH4ClZnZnCl22NH3H2 缺點：放電量小，放電過程中易氣漲或漏液 改進后堿性鋅錳電池的優(yōu)點： 電流穩(wěn)定，放電容量、時間增大幾倍，不會氣漲或漏液。 二氧化錳的用途Zn+2MnO2+2H2O=2Mn

6、OOH+Zn(OH)22、迷你型電池 優(yōu)點：電壓高、穩(wěn)定，低污染。 用途：手表、相機、心率調節(jié)器 Ag2O（S）+Zn（S） + H2O= 2Ag（l）+ Zn（OH）2（S）3、鋰電池鋰電池：（-）Li（S） LiI（晶片） I2(+） 鋰亞硫酰氯電池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S負極： ；正極： 。用途：質輕、高能(比能量高)、高工作效率、高穩(wěn)定電壓、工作溫度寬、高使用壽命，廣泛應用于軍事和航空領域。8Li-8e-=8Li+3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S新課標人教版選修四化學反應原理第四章 電化學基礎第二節(jié) 化學電源（第二課時）

7、復習回顧 堿性鋅-錳干電池負極：正極：電池反應：ZnMnO2Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e- = 2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2請寫出該電池的正負極電極反應鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池1.鉛蓄電池1)正負極材料正極：PbO2負極：Pb2)工作機制電解質：H2SO4溶液鉛蓄電池為典型的可充電電池，其電極反應分為放電和充電兩個過程二、二次電池放電過程總反應：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O Pb(s) + SO42- -2e- =PbSO4 (s)正極：P

8、bO2(s) + 4H+SO42- +2e- =PbSO4 (s) +2H2O 氧化反應 還原反應負極：放電過程鉛蓄電池充電的反應則是上述反應的逆過程Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 2PbSO4(s)+2H2O(l)充電過程PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- 還原反應陰極：陽極：PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H+ SO42- 氧化反應接電源負極接電源正極充電過程總反應：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4鉛蓄電池的充放電過程：放電充電3)優(yōu)缺點簡析缺點：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境

9、優(yōu)點：可重復使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉其它二次電池鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池2、銀鋅蓄電池 正極殼填充Ag2O和石墨，負極蓋填充鋅汞合金，電解質溶液KOH。反應式為：2Ag+Zn(OH)2 Zn+Ag2O+H2O 寫出電極反應式。充電放電1970-1975, 開發(fā)了先進的銀鋅、鎳鎘電池技術。 1975-1983, 為美國海軍生產潛水艇用銀鋅電池。1979-1987,為美國國家能源部發(fā)展電動車用的鎳鋅電池。 1998-1992, 為美國海軍發(fā)展世界上最大的鎳鎘電池用于核潛水艇。銀-鋅蓄電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表示為：2Ag+

10、Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O放電充電此電池放電時，負極上發(fā)生反應的物質是（ ）A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnD電極反應：負極：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正極：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-3、鎘鎳電池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放電充電負極材料：Cd；正極材料：涂有NiO2，電解質：KOH溶液。反應式如下：寫出電極反應式。 特點：比鉛蓄電池耐用，可密封反復使用。 鎳鎘可充電電池可發(fā)生如下反應：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，該電池的負極材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放電充電A. Cd （

11、 A ）B. NiO(OH) D. Ni(OH)2C. Cd(OH)2電極反應：負極：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正極：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-大有發(fā)展前景的燃料電池 燃料電池是利用氫氣、天然氣、甲醇等燃料與氧氣或空氣進行電化學反應時釋放出來的化學能直接轉化成電能的一類原電池。目前燃料電池的能量轉化率可達近80%，約為火力發(fā)電的2倍。這是因為火力發(fā)電中放出的廢熱太多。燃料電池的噪聲及硫氧化物、氮氧化物等廢氣污染都接近零；燃料電池發(fā)明于19世紀30年代末，經(jīng)反復試驗、改進，到20世紀60年代才開始進入實用階段。第一代燃料電池的大致情況如下： (三

12、)燃料電池氫氧燃料電池新型燃料電池 燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質全部貯藏在電池內，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應產物不斷排出電池燃料電池 優(yōu)點：能量轉化率高，可持續(xù)使用，對環(huán)境友好 用途：宇宙飛船，應用前景廣闊負極 : 2H2+4OH-4e-4H2O 正極 : O2+2H2O4e-4OH- 總反應方程式 ： 2H2O22H2O（-）Ni（多孔） KOH（溶液） NiO2 (+） 燃 料 電 池介質電池反應： 2H2 + = 2H2O 酸性負極正極中性負極 正極堿性負極正極2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O2H2 - 4e- = 4H+ O

13、2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-固體燃料電池介質電池反應： 2H2 + = 2H2O 負極正極負極 正極2H2 - 4e- +2O2= 2H2O O2 + 4e-= 2O2 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 航天技術上使用的一種電池，它具有高能、輕便、不污染環(huán)境等優(yōu)點。用Pt做電極，KOH溶液做電解液，因其反應與氫氧燃燒相似，故稱為氫氧燃燒電池。請寫出各電極的電極反應。氫氧燃料電池若將氫氣換成甲烷，寫出各電極的電極反應Pt電極H2O2氫氧燃料電池模擬KOH將鉑絲插

14、入KOH溶液作電極，然后向兩個電極上分別通入甲烷和氧氣，可以形成原電池，由于發(fā)生的反應類似于甲烷的燃燒，所以稱作燃料電池，根據(jù)兩極上反應的實質判斷，通入甲烷的一極為_，這一極的電極反應為_；通入氧氣的一極為_，電極反應為_，總反應為_。負極CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O正極O2+4e-+2H2O=4OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O若將氫氣換成甲烷，寫出各電極的電極反應書寫電極反應式應注意以下幾點：1電極反應是一種離子反應，遵循書寫離子反應的所有規(guī)則（如“拆”、“平”）；3負極失電子所得氧化產物和正極得電子所得還原產物，與溶液的酸堿性有關（如4價的C在酸性溶

15、液中以CO2形式存在，在堿性溶液中以CO32形式存在）；2將兩極反應的電子得失數(shù)配平后，相加得到總反應，總反應減去一極反應即得到另一極反應；用途廣泛的電池用于“神六”的太陽能電池筆記本電腦專用電池手機專用電池攝像機專用電池各式各樣的紐扣電池 迅猛發(fā)展的綠色環(huán)保電池是指近年來研制、開發(fā)和已 投入使用的高性能、無污染電池。金屬氫化物鎳電池與鎘鎳電池有相同的工作電壓(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金儲氫材料作為 負極活性物質，取代了致癌物質鎘，使其 成為一種綠色環(huán)保電池。 鋰離子蓄電池系由碳作負極，嵌鋰的金屬氧化物作 正極和有機電解質構成，其工作電壓為36伏，因此一個 鋰離子電池相當三個鎘鎳或金屬氫化物鎳電池?？沙潆妷A錳電池是在堿性鋅錳原電池基礎上發(fā)展起 來的，由于應用了無汞化的鋅粉及新型添加劑，不僅保持了原電池 的電流放電特性，而且能充電使用幾十次至幾百次。太陽能電池利用PN結的光電效應