選修4第四章第二節(jié)化學(xué)電源(多圖)

1、第四章第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)第二節(jié) 化學(xué)電源化學(xué)電源知識點(diǎn)1：化學(xué)電池1)概念概念:將化學(xué)能變成電能的裝置將化學(xué)能變成電能的裝置2)分類分類:一次電池一次電池二次電池（充電電池）二次電池（充電電池）燃料電池（連續(xù)電池）燃料電池（連續(xù)電池）3)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠?？梢灾瞥筛鞣N形狀和大小、不同容量和電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。壓的電池和電池組，使用方便。易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。1 1、干電池、干電池( (普通鋅錳電池）普通鋅錳電池）負(fù)極：鋅制桶形外殼負(fù)極：鋅制桶形外殼

2、正極：連有銅帽的石墨正極：連有銅帽的石墨電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液：NH4Cl、ZnCl2填充填充MnO2的黑色粉末吸收正極放出的的黑色粉末吸收正極放出的H2，防止產(chǎn)生極，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象?；F(xiàn)象。一、 一次電池 缺點(diǎn)：放電量小，放電過程中易氣漲或漏液Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3 +H2O電極總的反應(yīng)式為：電極總的反應(yīng)式為：1 1、干電池、干電池堿性鋅-錳干電池負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：電解質(zhì)：電解質(zhì)：KOHZnMnO2Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn+2M

3、nO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2思考思考該電池的正負(fù)極材料和電解質(zhì)該電池的正負(fù)極材料和電解質(zhì) 改進(jìn)后堿性鋅錳電池的優(yōu)點(diǎn)：改進(jìn)后堿性鋅錳電池的優(yōu)點(diǎn)： 電流穩(wěn)定，電流穩(wěn)定， 放電容量、時(shí)間增大幾倍，放電容量、時(shí)間增大幾倍，1. 不會氣漲或漏液。不會氣漲或漏液。2 2、銀鋅紐扣電池、銀鋅紐扣電池 Ag2O + Zn + H2O =2Ag + Zn(OH)2 優(yōu)點(diǎn)：電壓高、穩(wěn)定，低污染。優(yōu)點(diǎn)：電壓高、穩(wěn)定，低污染。 用途：手表、相機(jī)、心率調(diào)節(jié)器用途：手表、相機(jī)、心率調(diào)節(jié)器負(fù)極：負(fù)極：Zn - 2e- = Zn(OH)2 正極：正極：Ag2O + 2e- =2Ag+2OH-+H2O+2OH

4、-3 3、鋰電池、鋰電池鋰電池：鋰電池：（-）Li（S）| LiI(晶片晶片) | I2(+） 鋰亞硫酰氯電池鋰亞硫酰氯電池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S負(fù)極：負(fù)極：_；正極：；正極：_。用途：質(zhì)輕、高能用途：質(zhì)輕、高能( (比能量高比能量高) )、高工作效率、高穩(wěn)定電壓、工、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。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-+2S1.下列說法中，不正確的是()A.化學(xué)電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置

5、B.化學(xué)電池的種類包括一次電池、二次電池和燃料電池等C.化學(xué)電池供能穩(wěn)定可靠，使用方便，易于維護(hù)D.廢舊電池可以隨意丟棄D鉛蓄電池、鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池二、二次電池1.1.鉛蓄電池鉛蓄電池二、二次電池鉛蓄電池的充放電過程：鉛蓄電池的充放電過程：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 2PbSO4(s)+2H2O(l)放電放電充電充電Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s) -2e-正極：正極：PbO2(s) +2e-+ 4H+SO42- =2PbSO4 (s) +2H2O 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 還原反

6、應(yīng)還原反應(yīng)負(fù)極：負(fù)極：放電過程+ SO42-=PbSO4 (s)總：總：Pb(s)+PbO2(s)+ 4H+2SO42- =2PbSO4(s)+2H2O(l)+40+2充電過程PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) 還原反應(yīng)還原反應(yīng)陰極：陰極：陽極：陽極：PbSO4 (s) -2e- = PbO2(s) 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)接電源負(fù)極接電源負(fù)極接電源正極接電源正極2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4+ SO42- +2H2O + 4H+ SO42-+20+43)優(yōu)缺點(diǎn)簡析優(yōu)缺點(diǎn)簡析缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)

7、境優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉可靠、價(jià)格低廉大有發(fā)展前景的燃料電池大有發(fā)展前景的燃料電池 燃料電池燃料電池是利用是利用氫氣、天然氣、甲醇?xì)錃狻⑻烊粴狻⒓状嫉热剂吓c等燃料與氧氣或空氣氧氣或空氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放出來的化學(xué)能直接進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放出來的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的一類原電池。目前轉(zhuǎn)化成電能的一類原電池。目前燃料電池的能量轉(zhuǎn)化燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)近率可達(dá)近80%，約為火力發(fā)電的，約為火力發(fā)電的2倍倍。這是因?yàn)榛鹆Α＿@是因?yàn)榛鹆Πl(fā)電中放出的廢熱太多。燃料電池的發(fā)電中放出的廢熱太多。燃料電池的噪聲噪聲及硫氧化物、及硫

8、氧化物、氮氧化物等氮氧化物等廢氣污染都接近零廢氣污染都接近零；燃料電池發(fā)明于燃料電池發(fā)明于19世紀(jì)世紀(jì)30年代末，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、改進(jìn)，到年代末，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、改進(jìn)，到20世紀(jì)世紀(jì)60年代才開始進(jìn)入實(shí)年代才開始進(jìn)入實(shí)用階段。第一代燃料電池的用階段。第一代燃料電池的 大致情況如下：大致情況如下： 三、燃料電池（連續(xù)電池）（連續(xù)電池） 優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化率高，可持續(xù)使用，優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化率高，可持續(xù)使用，對環(huán)境友好對環(huán)境友好 用途：宇宙飛船，應(yīng)用前景廣闊用途：宇宙飛船，應(yīng)用前景廣闊（-）Ni（多孔）（多孔）| KOH（溶液）（溶液） | NiO2 (+） 1 1、氫氧燃料電池（連續(xù)電池）、氫氧燃料電池（連續(xù)電

9、池）1 1、氫氧燃料電池（連續(xù)電池）、氫氧燃料電池（連續(xù)電池） 優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化率高，可持續(xù)使用，優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化率高，可持續(xù)使用，對環(huán)境友好對環(huán)境友好 用途：宇宙飛船，應(yīng)用前景廣闊用途：宇宙飛船，應(yīng)用前景廣闊（-）Ni（多孔）（多孔）| KOH（溶液）（溶液） | NiO2 (+） 負(fù)極負(fù)極 : : 2H24e-4H+ 正極正極 : : O2+ 4e-4H+ 4OH- 總反應(yīng)方程式總反應(yīng)方程式 ： 2H2O22H2O氫氧燃料電池在不同介質(zhì)中的電極反應(yīng)介質(zhì)負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式酸性中性堿性2H24e=4HO24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH2H24e=4H2H24e4OH=4H2OO22H

10、2O4e=4OH電池反應(yīng)：2H2 +O2 = 2H2O (2)燃料電池的燃料除氫氣外，還有、等液體或氣體。如把H2改為甲烷，KOH溶液作電解液，則在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)的是，總反應(yīng)式是。負(fù)極反應(yīng)式是；正極反應(yīng)式是；烴肼甲醇氨煤氣CH4 2O24H2O8e=8OH3.我國首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。電池總反應(yīng)為4Al3O26H2O=4Al(OH)3，下列說法不正確的是()A.正極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OHB.電池工作時(shí)，電流由鋁電極沿導(dǎo)線流向鉑電極C.以網(wǎng)狀的鉑為正極，可增大與氧氣的接觸面積D.該電池通常只需更換鋁板就可繼續(xù)使用13 42當(dāng)堂檢測課堂總結(jié)1 1、兩個(gè)電極均參與反應(yīng)的原電池、兩個(gè)電極均參與反應(yīng)的原電池( (如蓄電池，紐扣電池）如蓄電池，紐扣電池）電極材料：金屬為負(fù)極，金屬化合物為正極電極材料：金屬為負(fù)極，金屬化合物為正極電子得失均由兩電極本身發(fā)生電子得失均由兩電極本身發(fā)生電極