化學選修ⅳ人教新課標化學電源課件（七）

1、123456789184天天“0”排放排放助推低碳世博的成功助推低碳世博的成功燃料電池燃料電池汽車汽車10為什么這些汽車用電池而不用化石燃料作能源？為什么這些汽車用電池而不用化石燃料作能源？u能量轉(zhuǎn)換率高能量轉(zhuǎn)換率高u供能穩(wěn)定可靠供能穩(wěn)定可靠u可以制成各種形狀和大小、不同容量的電池、電池組可以制成各種形狀和大小、不同容量的電池、電池組u使用方便，易于維護使用方便，易于維護u并可以在各種環(huán)境下工作。并可以在各種環(huán)境下工作。11為什么用燃料電池而不用其他電池呢？為什么用燃料電池而不用其他電池呢？電池電池化學電池化學電池太陽能電池太陽能電池 原子能電池原子能電池 一次電池一次電池二次電池二次電池 燃

2、料電池燃料電池 電池的分類電池的分類12原電池原電池二次電池二次電池一次電池一次電池燃料電池燃料電池從從1799年伏打電池的產(chǎn)生到現(xiàn)在年伏打電池的產(chǎn)生到現(xiàn)在電池電池有二百多年的發(fā)展史有二百多年的發(fā)展史了了13【實驗步驟實驗步驟】1、將稀硫酸倒入電池槽至能夠浸沒銅片將稀硫酸倒入電池槽至能夠浸沒銅片 和鋅片的下端和鋅片的下端 2、將連接電流計的導(dǎo)線夾分別夾在銅片、鋅、將連接電流計的導(dǎo)線夾分別夾在銅片、鋅 片上，觀察電流計是否偏轉(zhuǎn)片上，觀察電流計是否偏轉(zhuǎn)3、將連接小燈泡的導(dǎo)線夾分別夾在銅片、鋅、將連接小燈泡的導(dǎo)線夾分別夾在銅片、鋅 片上，觀察小燈泡是否變亮片上，觀察小燈泡是否變亮4、斷開電路，觀察鋅

3、片、斷開電路，觀察鋅片14【思考思考】能用該裝置作為日常生活中的電源嗎？能用該裝置作為日常生活中的電源嗎？作為電源的電池應(yīng)滿足的條件作為電源的電池應(yīng)滿足的條件 1、能輸出較多的電能或較大的功率、能輸出較多的電能或較大的功率2、方便使用方便使用3、存儲較長時間存儲較長時間15鋅粉和鋅粉和KOH的混合物的混合物 MnO2 金屬外殼金屬外殼 Zn+ 2OH-= Zn(OH)2-2 e-2MnO2+2 e-+2H2O=2MnOOH + 2OH-總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnOOH負極：負極：正極：正極：MnO2優(yōu)點：比能量大和可存儲時間長，適用于大電

4、流和連續(xù)放電優(yōu)點：比能量大和可存儲時間長，適用于大電流和連續(xù)放電 一、一次電池一、一次電池 16鋅粉鋅粉和和KOHMnO2金屬外殼金屬外殼與鋅銅原電池相比，堿性鋅錳電池在哪幾方面做了改進，使堿與鋅銅原電池相比，堿性鋅錳電池在哪幾方面做了改進，使堿性鋅錳電池具有這些優(yōu)點？性鋅錳電池具有這些優(yōu)點？負極反應(yīng)物負極反應(yīng)物 正極反應(yīng)物正極反應(yīng)物 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液 其他其他原電池的主要組成部分原電池的主要組成部分 17紐扣式鋅銀電池紐扣式鋅銀電池鋰鋰電電池池18這些電池能作為汽車能源嗎？這些電池能作為汽車能源嗎？19丟掉一個電池，換回一片污染，失去一座礦山丟掉一個電池，換回一片污染，失去一座礦山有關(guān)資

5、料顯示，一節(jié)一號電池爛在地里，能使平方米的土壤永久失去利用價值；一粒紐扣電池可使600噸水無法飲用，相當于一個人一生的飲水量。1噸廢干電池含有131公斤鋼、160公斤鋅、375公斤二氧化錳，從廢電池中提煉金屬比從礦石中提取容易的多。污染環(huán)境污染環(huán)境 資源利用率低資源利用率低 20鉛蓄電池鉛蓄電池 18591859年由普南特年由普南特(Plante)(Plante)發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn) , , 以以PbPb、PbOPbO2 2 稀硫酸稀硫酸組成的電池放電完了以后外加電源一段時間后又可以起組成的電池放電完了以后外加電源一段時間后又可以起到放電的作用，進而發(fā)明了鉛蓄電池。到放電的作用，進而發(fā)明了鉛蓄電池。212

6、2負極負極(Pb)： Pb + SO42- -2e-PbSO4正極正極(PbO2)：PbO2 + 4H+ +SO42- + 2e-PbSO4 +2H2O總電池反應(yīng)總電池反應(yīng):PbO2 + Pb +2H2SO42PbSO4+ 2H2OPb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O放電放電充電充電二、二次電池二、二次電池23電壓穩(wěn)定，使用方便、安全可靠、價格低廉電壓穩(wěn)定，使用方便、安全可靠、價格低廉鉛蓄電池的優(yōu)點：鉛蓄電池的優(yōu)點：鉛蓄電池的缺點：鉛蓄電池的缺點：笨重、充電時間長、污染笨重、充電時間長、污染242H2O22H2O特點：特點： 1 1、無污染、無污染 2 2、放熱反應(yīng)

7、，能量轉(zhuǎn)化大、放熱反應(yīng)，能量轉(zhuǎn)化大 3 3、氧化還原反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)25 燃料電池不是把還原劑、氧化劑燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時不斷從外界輸入氧化劑和還原劑，同時不斷從外界輸入氧化劑和還原劑，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池。它是把將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池。它是把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學能直接轉(zhuǎn)化能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的為電能的“能量轉(zhuǎn)換器能量轉(zhuǎn)換器”。26電池名稱電池名稱電極反應(yīng)電極反應(yīng)堿性鋅錳堿性鋅錳電池電池鉛蓄電池鉛蓄電池氫氧燃料氫氧燃料電池（酸）電池（酸）負極負極(Pb)(Pb)： Pb + SO

8、Pb + SO4 42 2- -2e-2e- -PbSOPbSO4 4正極：正極：PbOPbO2 2 + 4H+ 4H+ + +SO+SO4 42- 2- + 2e+ 2e- -PbSOPbSO4 4 +2H+2H2 2O O總電池反應(yīng)總電池反應(yīng):PbO:PbO2 2 + Pb +2H+ Pb +2H2 2SOSO4 42PbSO2PbSO4 4+ 2H+ 2H2 2O O負極負極 : 2H: 2H2 24e4e- -4H4H+ +正極正極 : O: O2 2+ 4H+ 4H+ + 4e4e- - 2H2H2 2O O 總反應(yīng)方程式總反應(yīng)方程式 ：2H2H2 2O O2 22H2H2 2O O

9、負極：負極：Zn + 2OHZn + 2OH2e2e- - = Zn(OH)= Zn(OH)2 2正極：正極：2MnO2MnO2 2+2H+2H2 2O+O+2e2e- - = 2MnO= 2MnOOHOH + 2OH+ 2OH 總：總： Zn+Zn+2MnO2MnO2 2 + H+ H2 2O O = Zn(OH) = Zn(OH)2 2 +2MnO+2MnOOHOH 27鎳鎳鎘可充電電池可發(fā)生如下反應(yīng)：鎘可充電電池可發(fā)生如下反應(yīng)：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，該電池的負極材料是由此可知，該電池的負極材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2充電充電放電放電A. Cd （ A ）B.

10、 NiO(OH) D. Ni(OH)2C. Cd(OH)228電池名稱電池名稱優(yōu)缺點優(yōu)缺點堿性鋅錳堿性鋅錳電池電池鉛蓄電池鉛蓄電池氫氧燃料氫氧燃料電池電池優(yōu)點優(yōu)點: 比能量、存儲時間高，比能量、存儲時間高， 適用于大電流和連續(xù)放電適用于大電流和連續(xù)放電缺點缺點: 不能反復(fù)使用，價格高不能反復(fù)使用，價格高優(yōu)點：電壓穩(wěn)，優(yōu)點：電壓穩(wěn)，方便，安全，價格低方便，安全，價格低缺點：比能量低，缺點：比能量低，笨重，笨重，污染環(huán)境污染環(huán)境優(yōu)點：優(yōu)點：無污染無污染缺點：氣體不易存儲缺點：氣體不易存儲29根據(jù)需要選用根據(jù)需要選用依據(jù)特點使用依據(jù)特點使用按照要求處理按照要求處理301.1.鋰電池是一代新型高能電池

11、，它以質(zhì)量輕、鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池，某種鋰電池的總反應(yīng)為種鋰電池，某種鋰電池的總反應(yīng)為Li + MnOLi + MnO2 2=L=LiMnOiMnO2 2, ,下列說法正確的是（下列說法正確的是（ ）A A、 LiLi是正極，電極反應(yīng)為是正極，電極反應(yīng)為Li Li e e- - = Li= Li+ +B B、 LiLi是負極，電極反應(yīng)為是負極，電極反應(yīng)為Li Li e e- - = Li= Li+ +C C、 LiLi是負極，電極反應(yīng)為是負極，電極反應(yīng)為MnOMnO2 2 + e+ e-

12、- = MnO= MnO2 2 D D、 LiLi是負極，電極反應(yīng)為是負極，電極反應(yīng)為Li Li 2e2e- - = Li= Li2+2+B312 2、19911991年我國首創(chuàng)以鋁、空氣、海水電池為能源的新年我國首創(chuàng)以鋁、空氣、海水電池為能源的新型海水標志燈已經(jīng)研制成功。該燈以海水為電解質(zhì)溶液，型海水標志燈已經(jīng)研制成功。該燈以海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中氧使鋁不斷氧化產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中靠空氣中氧使鋁不斷氧化產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中數(shù)分鐘就發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高數(shù)分鐘就發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高2020到到5050倍。倍。運用所學的化學知識，推測該新型電池兩極上可能

13、發(fā)生的運用所學的化學知識，推測該新型電池兩極上可能發(fā)生的電極反應(yīng)。電極反應(yīng)。負極負極 正極正極4Al-12e=4Al3+3O2+6H2O+12e=12OH-321 1、完成課本、完成課本7878頁習題頁習題2 2、上網(wǎng)查閱各類電池的使用注意事項、上網(wǎng)查閱各類電池的使用注意事項33負極負極 : 2H24e-4H+正極正極 : O2+ 4H+ 4e- 2H2O 總反應(yīng)方程式總反應(yīng)方程式 ： 2H2O22H2O優(yōu)點：優(yōu)點：無污染無污染3435363738391、充電時間較長，一般、充電時間較長，一般3-5個小時個小時2、有一定的使用壽命、有一定的使用壽命 鉛蓄電池：循環(huán)壽命約鉛蓄電池：循環(huán)壽命約30

14、0300次次 鎘鎳電池：循環(huán)壽命約鎘鎳電池：循環(huán)壽命約2000-40002000-4000次次3、重金屬污染，主要是鉛、鎘、鎳、重金屬污染，主要是鉛、鎘、鎳鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子電池鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子電池40鋅錳干電池鋅錳干電池41電極：電極：Pb為負極；為負極；PbO2為正極為正極.電解液電解液:30%的的H2SO4溶液溶液放電放電的電極反應(yīng)式的電極反應(yīng)式:負極負極(Pb)： Pb + SO42 -2e-PbSO4正極正極(PbO2)：PbO2 + 4H+ +SO42- + 2e-PbSO4 +2H2O總電池反應(yīng)總電池反應(yīng):PbO2 + Pb

15、+2H2SO42PbSO4+ 2H2OPb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O放電放電充電充電二、二次電池二、二次電池42電池名稱電池名稱電壓電壓主要優(yōu)缺點主要優(yōu)缺點普通電池普通電池 （鋅錳電池）（鋅錳電池）1.5V 優(yōu)點優(yōu)點：使用方便，便宜。：使用方便，便宜。缺點缺點：壽命、存放期短，約：壽命、存放期短，約1.5年，年，不能不能 充電充電。堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池1.5V 優(yōu)點優(yōu)點：電容量大，使用壽命長。：電容量大，使用壽命長。缺點缺點: 不能充電不能充電，價格較高。，價格較高。鋅銀紐扣電池鋅銀紐扣電池1.5V 優(yōu)點優(yōu)點：體積和質(zhì)量都小，壽命長，約：體積和質(zhì)量都小，壽

16、命長，約2年年缺點缺點：不能充電不能充電，價格高。，價格高。鎳鎘電池鎳鎘電池1.3V 優(yōu)點優(yōu)點：體積小，質(zhì)量輕，壽命長，：體積小，質(zhì)量輕，壽命長，可充可充 放電放電約約3000次。次。缺點缺點：價格高。：價格高。鉛蓄電池鉛蓄電池2V優(yōu)點優(yōu)點：電壓穩(wěn)，電容量大，：電壓穩(wěn)，電容量大，可充電可充電便宜。便宜。缺點缺點：笨重，防震性差，不防漏：笨重，防震性差，不防漏部分主流產(chǎn)品供電基本原理、性能和相對價格部分主流產(chǎn)品供電基本原理、性能和相對價格一次電池一次電池43侵占農(nóng)田侵占農(nóng)田污染土壤污染土壤 污染水體污染水體污染空氣污染空氣44 思考：思考： 是不是所有化合是不是所有化合物在水溶液里或熔融物在水溶液里或熔融狀態(tài)下都能夠?qū)щ姡繝顟B(tài)下都能夠?qū)щ?？小結(jié)小結(jié)45PtPt電極電極H2O2氫氧燃料電池模擬氫氧燃料電池模擬KOH