《化学电源》-课件人教版ppt.pptx

1、化学 选修4化学反应原理 化学电源第 2 页化学电源生活经验在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？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？ 第 3 页化学电源生活经验第 4 页化学电源电池电池将化学能转换成电能的装置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转变为电能的装置碱性锌锰电池、锌银电池、铅蓄碱性锌锰电池、锌银电池、铅蓄电池、镉镍电池、氢镍电池、锂电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池等。离子电池等。广泛应

2、用于通讯、交通、文化、广泛应用于通讯、交通、文化、办公及家用电子产品。高科技、办公及家用电子产品。高科技、军事、生产行业也有特殊应用军事、生产行业也有特殊应用。化学电池化学电池太阳能电池太阳能电池原子能电池原子能电池交流总结第 5 页化学电源1、电池材料、电池材料碱性锌锰电池碱性锌锰电池正极：正极：MnO2负极：负极：Zn2、工作工作原理原理负极：负极： Zn + 2OH- -2e- =Zn(OH)2正极：正极：2MnO2 + 2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-碱性锌锰电池碱性锌锰电池构造示意图构造示意图电解质：电解质：KOH一、一次电池一、一次电池总反应：总反应：Zn + 2MnO2

3、+ 2H2O =2MnOOHZn(OH)23、特点、特点缺点：缺点： 多数只能一次使用，不能充电；价格较贵多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：优点： 比能量和储存时间有所提高，适用于大比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和电流和连续放电连续放电总结感悟第 6 页化学电源问题探究正极正极(MnO2和和C)锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌锰干电池的结构普通锌锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等电池电池总反应总反应负极负极(Zn)Zn+2MnO2+2NH4Cl =2MnOOH+ZnCl2+2NH3Zn2e- =Zn2+ （氧化反应）（氧化反应）2MnO2+ 2NH4

4、+ +2e- =2MnOOH+2NH3 （还原反应）（还原反应）普通普通锌锰干电池锌锰干电池化学电源-课件人教版【精品课件】化学电源-课件人教版【精品课件】第 7 页化学电源1、锂亚硫酰氯电池、锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S负极：负极： ；正极正极： 。用途：质轻、高能用途：质轻、高能(比能量高比能量高)、高工作效率、高稳定电压、工、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。8Li-8e-=8Li+3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S习题导学第

5、8 页化学电源2、碱性、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。电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：Zn s 2MnO2 s H2O l Zn OH 2 s Mn2O3 s 下列下列说法错误的说法错误的是是( )A 电池工作时，锌失去电子电池工作时，锌失去电子B 电池正极电极反应式为：电池正极电极反应式为： 2MnO2 s H2O l 2e Mn2O3 s 2OH aq C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D 外

6、电路中每通过外电路中每通过0 2 mol电子，锌的质量理论上减小电子，锌的质量理论上减小6 5 g C习题导学化学电源-课件人教版【精品课件】化学电源-课件人教版【精品课件】第 9 页化学电源3、人造地球卫星、人造地球卫星使用一种高能电池使用一种高能电池银银锌电池，其电池的电极反应为锌电池，其电池的电极反应为：Zn+2OH ZnO+H2O+2eAg2O+H2O+2e 2Ag+2OH，根据此判根据此判断氧化银是（断氧化银是（ ） A. 负极，被氧化负极，被氧化 B. 正极，被正极，被还原还原C. 负极，被还原负极，被还原 D. 正极，被正极，被氧化氧化B习题导学化学电源-课件人教版【精品课件】化

7、学电源-课件人教版【精品课件】第 10 页化学电源二、二次电池二、二次电池铅蓄电池铅蓄电池1、电池材料、电池材料正极：正极：PbO2负极：负极：Pb2、工作原理工作原理电解质：电解质：H2SO4溶液溶液铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程反应分为放电和充电两个过程交流总结化学电源-课件人教版【精品课件】化学电源-课件人教版【精品课件】第 11 页化学电源放电过程总反应：放电过程总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s) + SO42- (aq)-2e- =PbSO4 (s)正

8、极：正极：PbO2(s) + 4H+(aq)+SO42- (aq)+2e- =2PbSO4 (s)+2H2O(l)负极：负极：(1)放电放电过程过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程交流总结化学电源-课件人教版【精品课件】化学电源-课件人教版【精品课件】第 12 页化学电源(2)充电充电过程过程PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq)阴极：阴极：阳极：阳极：2PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + H+(aq)+ SO42-(aq)接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极充电过程总反应：充电过程

9、总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程：2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)放电放电充电充电3、特点特点缺点：缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉交流总结化学电源-课件人教版【精品课件】化学电源-课件人教版【精品课件】第 13 页化学电源4、“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔蓄电池的结构如图所示

10、，电极材料多孔Ni/NiCl2和和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的叙述错误的是是( )A.电池反应中有电池反应中有NaCl生成生成B.电池电池的总反应是金属钠还原三个铝离子的总反应是金属钠还原三个铝离子 C.正极反应为：正极反应为：NiCl2+2e-=Ni+2Cl-D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动钠离子通过钠离子导体在两电极间移动B习题导学化学电源-课件人教版【精品课件】化学电源-课件人教版【精品课件】第 14 页化学电源5、2013年年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电月我国科学家报道了

11、如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的池体系。下列叙述错误的是是( )Aa为电池的正极为电池的正极B电池充电反应电池充电反应为为: LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLiC放电时，放电时，a极锂的化合价发生变化极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中的放电时，溶液中的Li+从从b向向a迁移迁移C习题导学化学电源-课件人教版【精品课件】化学电源-课件人教版【精品课件】第 15 页化学电源三、燃料电池三、燃料电池酸性氢氧燃料电池酸性氢氧燃料电池1、电池材料、电池材料正极室：通氧气正极室：通氧气负极室：通氢气负极室：通氢气电解质：电解质：H2SO4溶液溶液（氧化剂）（氧化剂）（燃料）（燃料

12、）使用铂电极使用铂电极交流总结化学电源-课件人教版【精品课件】化学电源-课件人教版【精品课件】第 16 页化学电源电解液电解液 H2O2e-2e-氢气氢气氧气氧气H+ OH-A 负极负极 正极正极O2H2H2O2、工作原理工作原理2H2 - 4e- = 2H+负极：负极：正极：正极：O2 + 4H+ +4e- = 2H2O总反应：总反应：2H2 + O2 = 2H2OH+ OH-交流总结化学电源-课件人教版【精品课件】化学电源-课件人教版【精品课件】第 17 页化学电源氧化剂与还原剂在工作时不断氧化剂与还原剂在工作时不断补充补充反应产物不断反应产物不断排出排出能量转化率高能量转化率高(超过超过

13、80%)，普通的只有，普通的只有30%，有利于，有利于节约节约能源能源缺点缺点：体积较大、附属设备较多：体积较大、附属设备较多优点优点：能量转换率高、清洁、对环境：能量转换率高、清洁、对环境好好3、燃料电池、燃料电池与前几种与前几种电池的区别电池的区别交流总结化学电源-课件人教版【精品课件】化学电源-课件人教版【精品课件】第 18 页化学电源新新型型燃燃料料电电池池 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，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池科技前沿第

14、 19 页化学电源6、航天、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以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为表示为2H2-4e-=4H+ ，则其正极反应式，则其正极反应式为为 。碱式电池的电解质是碱，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，则其负极反应可表示为其负极反应可表示为 。O2+4e-+4H

15、+=2H2O 2H2-4e-+4OH-=4H2O 燃料电池的规律燃料电池的规律燃料做负极，助燃剂氧气为正极燃料做负极，助燃剂氧气为正极电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用作用习题导学第 20 页化学电源7、氢气、氢气是是燃料电池中最常见的燃料电池中最常见的燃料燃料，使用，使用方便方便，但受到，但受到价格和价格和来源的来源的限制，所以常用限制，所以常用的燃料往往是某些碳氢化合物，的燃料往往是某些碳氢化合物，如甲烷如甲烷、汽油等汽油等。写出。写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式极

16、的电极反应式：此时电池内总的此时电池内总的反应式：反应式： KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O习题导学第 21 页化学电源笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池摄像机专用电池摄像机专用电池微型混合燃料电池微型混合燃料电池用于用于“神六神六”的太阳能电池的太阳能电池生活解读第 22 页化学电源减减 少少 污污 染染节节 约约 资资 源源生活解读第 23 页化学电源本课小结化学电源化学电源一次电池一次电池二次电池二次电池燃料电池燃料电池锌锌锰电池锰电池铅蓄电池铅蓄电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池锂离子电池锂离子电池锌银纽扣电池锌银纽扣电池