[高二理化生]化學電源PPT課件.ppt
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1、ZC或或CH2SO4溶液溶液知知識回回顧原原電池正池正負極的判斷極的判斷:原原電池的池的負極極(陽極陽極)-失失電子子-發(fā)生氧化反生氧化反應原原電池的池的正正極極(陰極陰極)-得得電子子-發(fā)生生還原反原反應電解解質溶液中的溶液中的陽離子陽離子向向正正極移極移動陰離子陰離子向向負極移極移動原原電池的池的負極被腐極被腐蝕,正極被保正極被保護。陽極陽極-+1.根據(jù)原根據(jù)原電池兩極材料判斷:池兩極材料判斷:較活活潑金屬金屬為負極,極,較不活不活潑金屬或碳棒等金屬或碳棒等為正極;正極;2.根據(jù)根據(jù)電流方向或流方向或電子運子運動的方向判斷的方向判斷:電子流出的一極子流出的一極為負極,極,電子流入的一極子流
2、入的一極為正極正極電子由子由負極極正極正極電流由正極流由正極負極極3.根據(jù)根據(jù)現(xiàn)象判斷:象判斷:電極溶解的極溶解的為負極,有氣泡極,有氣泡產生或增重的生或增重的為正極正極.1.1)概念概念:將化學能將化學能變成成電能的裝置能的裝置2)分分類:一次一次電池池(不可充不可充電電池池):二次二次電池池(充充電電池池)燃料燃料電池池3)優(yōu)點點:4)電池池優(yōu)劣的判斷劣的判斷標準準:能量能量轉換效率高,供能效率高,供能穩(wěn)定可靠。定可靠。可以制成各種形狀和大小、不同容量和可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的的電池池和和電池池組,使用方便。,使用方便。易易維護,可在各種,可在各種環(huán)境下工作。境下工作。比能
3、量比能量 符號符號(Ah/kg),(Ah/L)指指電池池單位位質量或量或單位體位體積所能所能輸出出電能能的多少的多少比功率比功率符號是符號是W/kg,W/L)指指電池池單位位質量或量或單位體位體積所能所能輸出功率出功率的大小的大小電池的池的儲存存時間的的長短短4-2化學化學電源源普通干普通干電池池堿性堿性鋅錳電池池銀鋅紐扣扣電池池鉛蓄蓄電池、池、鎳鎘電池、池、鎳氫電池、池、鋰電池等池等2.一次性一次性電池與充池與充電電池的本池的本質區(qū)區(qū)別:一次性一次性電池中池中的氧化的氧化還原反原反應是是不可逆不可逆轉的。的。充充電電池池的氧化的氧化還原反原反應是可逆是可逆轉的。的。充充電電池池放完放完電后,
4、在外部后,在外部充充電的情況下,的情況下,反反應就會就會逆向逆向進行,行,而達到原來的狀而達到原來的狀態(tài),從而又能,從而又能夠使用了。使用了。3.二、原二、原電池原理及其池原理及其應用用1、一次性干、一次性干電池池(Zn-Mn干干電池)池)負極極(鋅筒)筒)Zn-2e-=Zn2+(重點掌握重點掌握)正極正極(石墨)(石墨)2NH4+2e-=2NH3+H2總反反應:Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2(1)酸性)酸性鋅錳干干電池反池反應原理原理(Zn)NH4Cl(C)(2)堿性堿性鋅錳干干電池原理池原理Zn KOH(MnO2)C負極極:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2正極正極:堿性干堿
5、性干電池的特征池的特征是是電解液由原來的解液由原來的NH4Cl變?yōu)殡x子離子導電性更好的堿性性更好的堿性KOH,負極也由極也由鋅片改片改為鋅粉粉,反,反應面面積成倍增成倍增長,使放,使放電電流大幅度提高。流大幅度提高。幾種常見的化學電源 缺點缺點:放:放電量小,量小,放放電過程中易氣程中易氣漲或漏液或漏液總反反應:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 2MnO2+2e-+2H2O=2MnOOH+2OH-4.(3).常用的常用的紐扣扣電池是池是銀鋅電池,池,總反反應為:Ag2O+Zn=2Ag+ZnO其其電極分極分別為Zn和和Ag2O,電解解質溶液溶液為KOH,電極反極反應分分別
6、為:負極極:正極正極:(探(探討)根據(jù)上述條件,下列判斷正確的是(根據(jù)上述條件,下列判斷正確的是()A.Zn是正極,是正極,Ag2O為負極極B.Zn是是負極,極,Ag2O為正極正極C.總反反應為:Ag2O+Zn=2Ag+ZnOD.工作工作時,原,原電池池負極區(qū)溶液的極區(qū)溶液的pH值增大增大BC-PH值減小減小-PH值增大增大Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-負極極正極正極5.鎳-鎘(Ni-Cd)電池池-使用壽命比使用壽命比鉛蓄蓄電池池長,可充,可充電500次以上次以上.鎳-鎘(Ni-Cd)電池池發(fā)生如下反生如下反應:Cd+NiO(OH)2+H2O=
7、Cd(OH)2+Ni(OH)2,放放電充充電(探(探討)對于于鎳-鎘(Ni-Cd)電池,下列判斷正確的是(池,下列判斷正確的是()ANiO(OH)2是是電池的池的負極極B放放電時Cd是是電池的池的負極極C充充電時Ni(OH)2發(fā)生氧化反生氧化反應D正極反正極反應為Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO(OH)2+H2O負極極正極正極BC0+3+2+2正極正極陽極陽極6.探探討海水海水電池池-海水海水標志燈志燈探探討.我國首我國首創(chuàng)的以的以鋁-空氣空氣-海水海水電池池為能源的新型的能源的新型的海水海水標志燈已研制成功。志燈已研制成功。這種種電池以取之不盡的海水作池以取之不盡的海水作電解解質,靠
8、空氣中的氧氣使,靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而源源不斷不斷氧化而源源不斷產生生電流,只要把燈放在海水中數(shù)分流,只要把燈放在海水中數(shù)分鐘,就會,就會發(fā)出耀眼的光,出耀眼的光,其能量比干其能量比干電池高池高20-60倍,倍,試推推測這種種電池的基本池的基本結構。構。_是是負極,極,_是正極。是正極。電極反極反應:負極是極是_正極是正極是_。Al石墨石墨Al-3e-=Al3+O2+4e-+2H2O=4OH-7.【探探討】高高鐵電池是一種新型可充池是一種新型可充電電池,與普通高能池,與普通高能電池相比,池相比,該電池能池能長時間保持保持穩(wěn)定的放定的放電電壓??偅?Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(O
9、H)2+2Fe(OH)3+4KOH下列敘述下列敘述不正確不正確的是的是()A.放放電時負極反極反應為:Zn2e+2OH=Zn(OH)2B.充充電時陽極反陽極反應為:Fe(OH)33e+5OH=FeO42+4H2OC.放放電時每每轉移移3moL電子,正極有子,正極有1molK2FeO4被氧化被氧化D.放放電時正極附近溶液的堿性增正極附近溶液的堿性增強C被被還原原0+66e-8.負極:極:Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)(難溶于水)溶于水)正極正極:PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2
10、SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)放電充電鉛蓄蓄電池池(可充可充電電池池)-汽汽車用的用的電池池2e-電解池反解池反應原原電池反池反應放放電陽極:陽極:陰極:陰極:充充電+-PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2+4PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)+20還原反原反應氧化反氧化反應放放電時兩兩電極都增重。極都增重。充充電時原原原原電池的池的負極接外極接外電源的源的_極。極。負9.【探探討】放電充充電 鉛蓄蓄電池是典型的可充型池是典型的可充型電池,池,電池池總反反應式式為:2PbSO4+2H2OPb+P
11、bO2+4H+2SO42-請回答下列回答下列問題(不考(不考慮氫、氧的氧化、氧的氧化還原):原):(1)放)放電時:正極的:正極的電極反極反應式是式是_;電解液中解液中H2SO4的的濃度將度將變_;當外;當外電路通路通過1mol電子子時,理理論上上負極板的極板的質量增加量增加_g。(2)在完全放)在完全放電耗盡耗盡PbO2和和Pb時,若按,若按圖連接,接,電解一段解一段時間后,后,則在在A電極上生成極上生成_、B電極上生成極上生成_,此此時鉛蓄蓄電池的正池的正負極的極性將極的極性將_。PbO2+2e+4H+SO42-=PbSO4+2H2O小小 48 對換PbO2Pb10.3.3.鋰電池池 鋰亞
12、硫硫酰氯電池池(-)Li-LiAlCl(-)Li-LiAlCl4 4/SOCl/SOCl2 2 C(+)C(+):8Li+3SOCl8Li+3SOCl2 2=6LiCl+Li=6LiCl+Li2 2SOSO3 3+2S+2S 負極極:;正極正極:。用途:用途:質輕、高能、高能(比能量高比能量高)、高工作效率、高、高工作效率、高穩(wěn)定定電壓、寬工作溫度、高使用壽命,廣泛工作溫度、高使用壽命,廣泛應用于用于軍事和航空事和航空領域。域。8Li-8e8Li-8e-=8Li=8Li+3SOCl3SOCl2 2+8e+8e-=6Cl=6Cl-+SO+SO3 32-2-+2S+2S(問)電解解質溶液中能有水溶
13、液中能有水嗎?-電解解質溶液中不能有水,因:溶液中不能有水,因:2Li+2H2Li+2H2 2O=2LiOH+HO=2LiOH+H2 2 氧化氧化產物物還原原產物物11.有關鋰電池池的知識:埋入人體內作埋入人體內作為某種心某種心臟病人的心病人的心臟起搏器的起搏器的電源源,鋰電池池(蓄蓄電池池)Li+MnO2=LiMnO2它的它的負極反極反應為_;能否用能否用電解解質的水溶液?的水溶液?鋰電池池:鋰作作負極,其他極,其他導體作正極。體作正極。優(yōu)點:點:質量量輕,電壓高,高,工作效率高,工作效率高,貯存壽命存壽命長。常作。常作手機手機電池池、筆筆記本本電腦、數(shù)數(shù)碼相相機和心機和心臟起搏器的起搏器的
14、電源源.鋰“能源金屬能源金屬”是用于制造是用于制造氫彈的重要的重要原料原料.Li-e-=Li+不能,因不能,因為:2Li+H2O=2LiOH+H2心心臟起搏器:起搏器:它由起搏它由起搏電路、路、電池和金屬外殼池和金屬外殼組成。成。目前國內外植入式起搏器普遍使用目前國內外植入式起搏器普遍使用鋰碘碘電池,使池,使起搏器的起搏器的連續(xù)使用壽命達到了使用壽命達到了10年以上。年以上。由于金屬由于金屬鈦生物相容性好,不生物相容性好,不銹蝕,故目前起搏器外殼都采用故目前起搏器外殼都采用鈦材料材料.(-)LiLi(S S)LiILiI(晶片)(晶片)I I2 2(+(+)12.3.新型燃料新型燃料電池池如如
15、氫氧堿性燃料氧堿性燃料電池池負極極(Pt):2H2-4e-+4OH-=4H2O正極正極(Pt):O2+4e-+2H2O=4OH-總反反應:2H2+O2=2H2O優(yōu)點:能量點:能量轉化率高、可持化率高、可持續(xù)使用、無使用、無污染。染。燃料燃料電池通常池通常(Pt電極極)負極:通可燃氣體;極:通可燃氣體;正極:通助燃氣體正極:通助燃氣體(失失電子子發(fā)生氧化反生氧化反應)(得得電子子發(fā)生生還原反原反應)特特別強調:燃料:燃料電池并不燃池并不燃燒,而是利用高能催化而是利用高能催化劑質子子選擇膜,膜,使使氫分子分解成分子分解成氫原子,原子,氫原原子失子失電子,氧氣得子,氧氣得電子,子,將化學能將化學能轉
16、變?yōu)殡娔艿难b置。能的裝置。工作工作時,負極區(qū)極區(qū)PH減小減小工作工作時,正極區(qū),正極區(qū)PH增大增大電解解質溶液溶液PH減小減小酸性酸性氫氧燃料氧燃料電池(池(Pt)H2(g)H2SO4(1mol/L)O2(g)(Pt)負極極(Pt):2H24e-=4H+正極:正極:(Pt)O2+4e-+4H+=2H2O總反反應:2H2+O2=2H2O電解解質溶液溶液PH變大大工作工作時,負極區(qū)極區(qū)PH減小減小工作工作時,正極區(qū),正極區(qū)PH增大增大13.CH4.O2.KOH作作導電物物質則電極反極反應為:負極極_正極正極_總反反應式式_CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O2O2+4H2O+8e-=8O
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