高中化學(xué) 4.2《化學(xué)電源》課件2 新人教版選修4.ppt
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第四章 電化學(xué)基礎(chǔ),第二節(jié) 化學(xué)電源,發(fā)明電池的故事,伏特是意大利帕維亞大學(xué)的研究電學(xué)的物理學(xué)家。 有一天,伏特看了一位名叫加伐尼的解剖學(xué)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(shí)驗(yàn)。他用許多只活青蛙反復(fù)實(shí)驗(yàn),終于發(fā)現(xiàn),實(shí)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(chǎn)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,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(dǎo)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(dāng)助手將金屬導(dǎo)線接通的一瞬間,伏特感到滿嘴的咸味。 這些實(shí)驗(yàn)證明,兩種金屬在一定的條件下就能產(chǎn)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(fù)實(shí)驗(yàn),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(jì)念他的貢獻(xiàn),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。,化學(xué)電源,[學(xué)與問]在日常生活和學(xué)習(xí)中,你用過哪些電池,你知道電池的其它應(yīng)用嗎?,電池,,,,,化學(xué)電池,太陽能電池,原子能電池,將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置,將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的裝置,將放射性同位素自然衰變時產(chǎn)生的熱能通過熱能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,1、化學(xué)電池分類,電池中的反應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行一次氧化還原反應(yīng)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(zhì)獲得重生,恢復(fù)工作能力,可多次重復(fù)使用.,是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的化學(xué)電源,又稱連續(xù)電池.,干電池:,電池中的電解質(zhì)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(xué)電池,小型高性能燃料電池,2、化學(xué)電池優(yōu)點(diǎn),(1)能量轉(zhuǎn)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(hù),可在各種環(huán)境下工作。,3、判斷電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn),(1)比能量,[符號(Ah/kg),(Ah/L)],指電池單位質(zhì)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(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小,(3)電池的儲存時間的長短,除特殊情況外,質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲存時間長的電池,其質(zhì)量好。,二、一次電池,普通鋅錳干電池:活性物質(zhì)為NH4Cl和淀粉糊作電解質(zhì),還填有MnO2 和炭黑。電極反應(yīng)式: 負(fù) 極:Zn - 2e-= Zn2+ 正 極:2NH4+ + 2e-+2MnO2= Mn2O3+ 2NH3↑+ H2O 總反應(yīng):Zn + 2NH4+ +2MnO2= Zn2+ +Mn2O3+ 2NH3↑+ H2O,優(yōu)點(diǎn):制作簡單、價格便宜。 缺點(diǎn):放電時間短,電壓下降快。,堿性鋅錳干電池:活性物質(zhì)為KOH和淀粉糊作電解質(zhì),還填有MnO2 和炭黑。電極反應(yīng)式: 負(fù) 極:Zn - 2e- + 2OH- = Zn(OH)2 正 極:2MnO2 + 2e-+ 2H2O = 2MnOOH + 2OH- 總反應(yīng):Zn + 2MnO2 + 2H2O= 2MnOOH + Zn(OH)2,優(yōu)點(diǎn):電流穩(wěn)定,放電容量、時間增大幾倍, 不會氣漲或漏液。,缺點(diǎn):多數(shù)只能一次使用,不能充電;價格較貴。,銀鋅電池,總反應(yīng)式: Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2 電極反應(yīng)式:,負(fù)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(jī)、計算器和其他微型電子儀器。,鋰電池,鋰亞硫酰氯電池(Li-SOCl2):8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S 負(fù)極: ;正極: 。,用途:質(zhì)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(yīng)用于軍事和航空領(lǐng)域。,8Li-8e-=8Li+,3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S,三、二次電池,鉛蓄電池:其電池反應(yīng)可以正向和逆向進(jìn)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(fù),充放電次數(shù)可達(dá)千百次 。放電時電極反應(yīng)式: 負(fù) 極:Pb + SO42- -2e-=PbSO4 正 極:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-=PbSO4 + 2H2O 總反應(yīng):Pb + PbO2 + 2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O 充電時電極反應(yīng)式與放電時電極反應(yīng)式相反,所以可以把上述反應(yīng)寫成一個可逆反應(yīng)式: Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O,優(yōu)點(diǎn):,可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉。,缺點(diǎn):,比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境。,四、燃料電池,一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。電池的電極本身不包含活性物質(zhì),只是一個催化轉(zhuǎn)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(jìn)行反應(yīng),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(zhuǎn)換率高的特點(diǎn)。,燃料電池,氫氧燃料電池:一種高效低污染的新型電池。 負(fù) 極:2H2 - 4e-=4H+ 正 極:O2 + 4H+ + 4e-=2H2O 總反應(yīng):2H2 + O2=2H2O,酸性電解質(zhì):,堿性電解質(zhì): 負(fù) 極: 2H2- 4e-+ 4OH- =4H2O 正 極: O2+ 2H2O+ 4e- = 4OH- 總反應(yīng): 2H2+ O2 = 2H2O,中性電解質(zhì): 負(fù) 極: 2H2- 4e- =4H+ 正 極: O2+ 2H2O+ 4e- = 4OH- 總反應(yīng): 2H2+ O2 = 2H2O,電解質(zhì)溶液:KOH,負(fù)極: CH4+10 OH-–8e- == CO32-+7H2O,正極: 2O2 + 4H2O + 8e- == 8OH-,甲烷燃料電池。 CH4 +2O2+2OH- == CO32- + 2H2O,甲醇燃料電池 2CH3OH+4OH-+3O2===2CO32-+6H2O,電解質(zhì)溶液:KOH,正極: 3O2 + 6H2O + 12e- == 12OH-,負(fù)極: 2CH3OH+16OH- – 12e- ==2CO32-+12H2O,五、書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點(diǎn):,1.確定原電池的正負(fù)極,弄清正負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì); 2.電極反應(yīng)是一種離子反應(yīng),遵循書寫離子反應(yīng)的所有規(guī)則; 3.將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后,相加得到總反應(yīng),總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反應(yīng);,4.負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物,與溶液的酸堿性有關(guān)(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(jié)合成H2O、在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成OH-。,減 少 污 染 節(jié) 約 資 源,- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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