第四章-電化學基礎-第二節(jié)-化學電源課件

第四章電化學基礎11/23/2022第二節(jié)化學電源第四章電化學基礎11/22/2022第二節(jié)化學電源1發(fā)明電池的故事伏特是意大利帕維亞大學的研究電學的物理學家。有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖學家的一篇論文，說動物肌肉里貯存著電，可以用金屬接觸肌肉把電引出來?？戳诉@篇論文，伏特非常興奮，便決定親自來做這個實驗。他用許多只活青蛙反復實驗，終于發(fā)現(xiàn)，實際情況并不像加伐尼所說的那樣，而是兩種不同的金屬接觸產生的電流，才使蛙腿的肌肉充電而收縮。為了證明自己的發(fā)現(xiàn)是正確的，伏特決定更深入地了解電的來源。發(fā)明電池的故事伏特是意大利帕維亞大學的研究2發(fā)明電池的故事一天，他拿出一塊錫片和一枚銀幣，把這兩種金屬放在自己的舌頭上，然后叫助手將金屬導線把它們連接起來，剎時，他感到滿嘴的酸味兒。接著，他將銀幣和錫片交換了位置，當助手將金屬導線接通的一瞬間，伏特感到滿嘴的咸味。這些實驗證明，兩種金屬在一定的條件下就能產生電流。伏特想，只要能把這種電流引出來，就能大有作用。伏特經(jīng)過反復實驗，終于發(fā)明了被后人稱做“伏特電堆”的電池，這就是在銅板和鋅板中間夾上卡紙和用鹽水浸過的布片，一層一層堆起來的蓄電池。這種電池，今天仍然在使用著為了紀念他的貢獻，人們把電壓的計量單位叫做伏特，簡稱伏，符號V。比如我們手電筒里的電池的電壓是1.5伏特，我們家里的電燈的電壓是220伏特。

發(fā)明電池的故事一天，他拿出一塊錫片和一枚銀幣，把這兩3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4１、化學電池分類化學電池一次電池二次電池燃料電池定義例子電池中的反應物質進行一次氧化還原反應并放電之后，就不能再次利用．又稱充電電池或蓄電池在放電后經(jīng)充電可使電池中的活性物質獲得重生，恢復工作能力，可多次重復使用．是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學能直接轉化成電能的化學電源，又稱連續(xù)電池．干電池：電池中的電解質溶液制成膠體，不流動，故稱干電池．鉛蓄電池、鋅銀蓄電池、鎳鎘電池、鋰離子電池氫氣、甲醇、天然氣、煤氣與氧氣組成燃料電池。如：普通鋅錳電池、堿性鋅錳電池、鋅銀紐扣電池一、化學電池小型高性能燃料電池

１、化學電池分類化學電池一次電池二次電池燃料電池電池中的反應5２、化學電池優(yōu)點（１）能量轉換效率高，供能穩(wěn)定可靠。（２）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。（３）易維護，可在各種環(huán)境下工作。３、判斷電池優(yōu)劣的標準

（１）比能量［符號(A·h/kg)，(A·h/L)］指電池單位質量或單位體積所能輸出電能的多少（２）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?。?）電池的儲存時間的長短除特殊情況外，質量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲存時間長的電池，其質量好。２、化學電池優(yōu)點（１）能量轉換效率高，供能穩(wěn)定可靠。（２）可6二、一次電池普通鋅錳干電池：活性物質為NH4Cl和淀粉糊作電解質，還填有MnO2和炭黑。電極反應式：負極：Zn-2e－＝Zn2+正極：2NH4++2e－+2MnO2＝Mn2O3+2NH3↑＋H2O總反應：Zn+2NH4++2MnO2＝Zn2++Mn2O3+2NH3↑＋H2O優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。

缺點：放電時間短，電壓下降快。二、一次電池普通鋅錳干電池：活性物質為NH4Cl和淀粉糊作電7堿性鋅錳干電池：活性物質為KOH和淀粉糊作電解質，還填有MnO2和炭黑。電極反應式：負極：Zn-2e－+2OH-＝Zn(OH)2正極：2MnO2+2e－+2H2O＝2MnOOH+2OH-總反應：Zn+2MnO2+2H2O＝2MnOOH+Zn(OH)2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。缺點：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴。堿性鋅錳干電池：活性物質為KOH和淀粉糊作電解質，還填有Mn8銀鋅電池總反應式:

Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2

電極反應式:負極:Zn＋2OH-－2e-＝Zn(OH)2正極:Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH-電解液:KOH溶液這種電池比能量大、電壓穩(wěn)定，儲存時間長，適宜小電流連續(xù)放電，常制成紐扣式電池，廣泛用于電子手表、照相機、計算器和其他微型電子儀器。銀鋅電池總反應式:負極:Zn＋2OH-－2e-＝9鋰電池鋰亞硫酰氯電池(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鋰電池鋰亞硫酰氯電池(Li-SOCl2)：8Li+3SO10三、二次電池鉛蓄電池：其電池反應可以正向和逆向進行．蓄電池放電時為自發(fā)電池，充電時為電解池．充電后電池容量得到恢復，充放電次數(shù)可達千百次。放電時電極反應式：負極：Pb+SO42--2e-＝PbSO4正極：PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O總反應：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O充電時電極反應式與放電時電極反應式相反，所以可以把上述反應寫成一個可逆反應式：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放電充電三、二次電池鉛蓄電池：其電池反應可以正向和逆向進行．蓄電池放11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。缺點：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境。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。缺12四、燃料電池一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學能直接轉換成電能的化學電池。電池的電極本身不包含活性物質，只是一個催化轉化元件。工作時，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進行反應，生成物不斷地被排除，于是電池就連續(xù)不斷地提供電能。清潔、能量轉換率高的特點。四、燃料電池一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學能直接轉換成電能的化13燃料電池氫氧燃料電池：一種高效低污染的新型電池。負極：2H2-4e-＝4H+正極：O2+4H++4e-＝2H2O總反應：2H2+O2＝2H2O酸性電解質：堿性電解質:負極:2H2-4e-+4OH-=4H2O正極:O2+2H2O+4e-=4OH-總反應:2H2+O2=2H2O燃料電池氫氧燃料電池：一種高效低污染的新型電池。酸性電解質：14中性電解質:負極:2H2-4e-=4H+正極:O2+2H2O+4e-=4OH-總反應:2H2+O2=2H2O中性電解質:負極:2H2-4e-=4H+15電解質溶液：KOH負極：CH4+10OH-–8e-==CO32-+7H2O正極：2O2+4H2O+8e-==8OH-甲烷燃料電池。CH4+2O2+2OH-==CO32-+2H2O電解質溶液：KOH負極：正極：甲烷燃料電池。16甲醇燃料電池2CH3OH+4OH-+3O2===2CO32-+6H2O電解質溶液：KOH正極：3O2+6H2O+12e-==12OH-負極：2CH3OH+16OH-–12e-==2CO32-+12H2O甲醇燃料電池電解質溶液：KOH正極：負極：17五、書寫電極反應式應注意以下幾點：1．確定原電池的正負極，弄清正負極上發(fā)生反應的物質；2.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；3．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；五、書寫電極反應式應注意以下幾點：1．確定原電池的正負極，弄184.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在酸性溶液中以CO2形式存在，在堿性溶液中以CO32-形式存在)；5.溶液中不存在O2-

：在酸性溶液中它與H＋結合成H2O、在堿性或中性溶液中它與水結合成OH-。4.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19減少污染節(jié)約資源減少污染20第四章電化學基礎11/23/2022第二節(jié)化學電源第四章電化學基礎11/22/2022第二節(jié)化學電源21發(fā)明電池的故事伏特是意大利帕維亞大學的研究電學的物理學家。有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖學家的一篇論文，說動物肌肉里貯存著電，可以用金屬接觸肌肉把電引出來?？戳诉@篇論文，伏特非常興奮，便決定親自來做這個實驗。他用許多只活青蛙反復實驗，終于發(fā)現(xiàn)，實際情況并不像加伐尼所說的那樣，而是兩種不同的金屬接觸產生的電流，才使蛙腿的肌肉充電而收縮。為了證明自己的發(fā)現(xiàn)是正確的，伏特決定更深入地了解電的來源。發(fā)明電池的故事伏特是意大利帕維亞大學的研究22發(fā)明電池的故事一天，他拿出一塊錫片和一枚銀幣，把這兩種金屬放在自己的舌頭上，然后叫助手將金屬導線把它們連接起來，剎時，他感到滿嘴的酸味兒。接著，他將銀幣和錫片交換了位置，當助手將金屬導線接通的一瞬間，伏特感到滿嘴的咸味。這些實驗證明，兩種金屬在一定的條件下就能產生電流。伏特想，只要能把這種電流引出來，就能大有作用。伏特經(jīng)過反復實驗，終于發(fā)明了被后人稱做“伏特電堆”的電池，這就是在銅板和鋅板中間夾上卡紙和用鹽水浸過的布片，一層一層堆起來的蓄電池。這種電池，今天仍然在使用著為了紀念他的貢獻，人們把電壓的計量單位叫做伏特，簡稱伏，符號V。比如我們手電筒里的電池的電壓是1.5伏特，我們家里的電燈的電壓是220伏特。

發(fā)明電池的故事一天，他拿出一塊錫片和一枚銀幣，把這兩23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24１、化學電池分類化學電池一次電池二次電池燃料電池定義例子電池中的反應物質進行一次氧化還原反應并放電之后，就不能再次利用．又稱充電電池或蓄電池在放電后經(jīng)充電可使電池中的活性物質獲得重生，恢復工作能力，可多次重復使用．是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學能直接轉化成電能的化學電源，又稱連續(xù)電池．干電池：電池中的電解質溶液制成膠體，不流動，故稱干電池．鉛蓄電池、鋅銀蓄電池、鎳鎘電池、鋰離子電池氫氣、甲醇、天然氣、煤氣與氧氣組成燃料電池。如：普通鋅錳電池、堿性鋅錳電池、鋅銀紐扣電池一、化學電池小型高性能燃料電池

１、化學電池分類化學電池一次電池二次電池燃料電池電池中的反應25２、化學電池優(yōu)點（１）能量轉換效率高，供能穩(wěn)定可靠。（２）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。（３）易維護，可在各種環(huán)境下工作。３、判斷電池優(yōu)劣的標準

（１）比能量［符號(A·h/kg)，(A·h/L)］指電池單位質量或單位體積所能輸出電能的多少（２）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?。?）電池的儲存時間的長短除特殊情況外，質量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲存時間長的電池，其質量好。２、化學電池優(yōu)點（１）能量轉換效率高，供能穩(wěn)定可靠。（２）可26二、一次電池普通鋅錳干電池：活性物質為NH4Cl和淀粉糊作電解質，還填有MnO2和炭黑。電極反應式：負極：Zn-2e－＝Zn2+正極：2NH4++2e－+2MnO2＝Mn2O3+2NH3↑＋H2O總反應：Zn+2NH4++2MnO2＝Zn2++Mn2O3+2NH3↑＋H2O優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。

缺點：放電時間短，電壓下降快。二、一次電池普通鋅錳干電池：活性物質為NH4Cl和淀粉糊作電27堿性鋅錳干電池：活性物質為KOH和淀粉糊作電解質，還填有MnO2和炭黑。電極反應式：負極：Zn-2e－+2OH-＝Zn(OH)2正極：2MnO2+2e－+2H2O＝2MnOOH+2OH-總反應：Zn+2MnO2+2H2O＝2MnOOH+Zn(OH)2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。缺點：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴。堿性鋅錳干電池：活性物質為KOH和淀粉糊作電解質，還填有Mn28銀鋅電池總反應式:

Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2

電極反應式:負極:Zn＋2OH-－2e-＝Zn(OH)2正極:Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH-電解液:KOH溶液這種電池比能量大、電壓穩(wěn)定，儲存時間長，適宜小電流連續(xù)放電，常制成紐扣式電池，廣泛用于電子手表、照相機、計算器和其他微型電子儀器。銀鋅電池總反應式:負極:Zn＋2OH-－2e-＝29鋰電池鋰亞硫酰氯電池(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鋰電池鋰亞硫酰氯電池(Li-SOCl2)：8Li+3SO30三、二次電池鉛蓄電池：其電池反應可以正向和逆向進行．蓄電池放電時為自發(fā)電池，充電時為電解池．充電后電池容量得到恢復，充放電次數(shù)可達千百次。放電時電極反應式：負極：Pb+SO42--2e-＝PbSO4正極：PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O總反應：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O充電時電極反應式與放電時電極反應式相反，所以可以把上述反應寫成一個可逆反應式：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放電充電三、二次電池鉛蓄電池：其電池反應可以正向和逆向進行．蓄電池放31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。缺點：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境。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。缺32四、燃料電池一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學能直接轉換成電能的化學電池。電池的電極本身不包含活性物質，只是一個催化轉化元件。工作時，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進行反應，生成物不斷地被排除，于是電池就連續(xù)不斷地提供電能。清潔、能量轉換率高的特點。四、燃料電池一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學能直接轉換成電能的化33燃料電池氫氧燃料電池：一種高效低污染的新型電池。負極：2H2-4e-＝4H+正極：O2+4H++4e-＝2H2O總反應：2H2+O2＝2H2O酸性電解質：堿性電解質:負極:2H2-4e-+4OH-=4H2O正極:O2+2H2O+4e-=4OH-總反應:2H2+O2=2H2O燃料電池氫氧燃料電池：一種高效低污染的新型電池。酸性電解質：34中性