選修四化學電源 優(yōu)質課

1、高二化學組高二化學組 謝浩勇謝浩勇1.組成原電池的條件組成原電池的條件2.原電池中正負極的判斷原電池中正負極的判斷 發(fā)明電池的故事 伏特是意大利帕維亞大學的研究電學的物理學家伏特是意大利帕維亞大學的研究電學的物理學家.有有一天一天,伏特看了一位名叫加伐尼的解剖學家的一篇論文伏特看了一位名叫加伐尼的解剖學家的一篇論文,說說動物肌肉里貯存著電動物肌肉里貯存著電,可以用金屬接觸肌肉把電引出來可以用金屬接觸肌肉把電引出來.看看了這篇論文了這篇論文,伏特非常興奮伏特非常興奮,便決定親自來做這個實驗便決定親自來做這個實驗.他用他用許多只活青蛙反復實驗許多只活青蛙反復實驗,終于發(fā)現終于發(fā)現,實際情況并不像加

2、伐尼實際情況并不像加伐尼所說的那樣所說的那樣,而是兩種不同的金屬接觸產生的電流而是兩種不同的金屬接觸產生的電流,才使蛙才使蛙腿的肌肉充電而收縮腿的肌肉充電而收縮. 為了證明自己的發(fā)現是正確的為了證明自己的發(fā)現是正確的,伏特決定更深入地了解伏特決定更深入地了解電的來源。電的來源。 為了紀念他的貢獻為了紀念他的貢獻,人們人們把電壓的計量單位叫做伏特把電壓的計量單位叫做伏特,簡稱伏簡稱伏,符號符號V。 形形色色的電池形形色色的電池 A A CuZn 稀稀H H2 2SOSO4 4KOH溶液溶液 CH4 O2 2 H2Oa極極 b極極用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池用途廣泛的電

3、池用于用于“神六神六”的太陽能電的太陽能電池池筆記本電腦專用電池筆記本電腦專用電池手機專用電池手機專用電池攝像機專用電池攝像機專用電池各式各樣的紐扣電各式各樣的紐扣電池池化學電池的分類化學電池的分類化化學學電電池池 一次電池一次電池 二次電池二次電池 燃料電池燃料電池 是一種連續(xù)地將燃料是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學能直接和氧化劑的化學能直接轉化成電能的化學電源，轉化成電能的化學電源，又稱連續(xù)電池。又稱連續(xù)電池。電池中的反應物質進電池中的反應物質進行一次氧化還原反應行一次氧化還原反應并放電之后，就不能并放電之后，就不能再次利用。再次利用。又稱充電電池或蓄電池。又稱充電電池或蓄電池。放電后經充

4、電可使電池放電后經充電可使電池中的活性物質獲得再生，中的活性物質獲得再生，恢復工作能力，可多次恢復工作能力，可多次重復使用。重復使用。閱讀課文閱讀課文P74頁并回答下列問題：頁并回答下列問題：1 1、化學電池與其它能源相比有哪些優(yōu)點？、化學電池與其它能源相比有哪些優(yōu)點？2 2、判斷電池的優(yōu)劣標準主要是什么？、判斷電池的優(yōu)劣標準主要是什么？能量轉換效率高、供能穩(wěn)定可靠、使用方便、能量轉換效率高、供能穩(wěn)定可靠、使用方便、易于維護、并可在各種環(huán)境下工作易于維護、并可在各種環(huán)境下工作單位質量或單位體積所能輸出電能的多少，即單位質量或單位體積所能輸出電能的多少，即比比能量的大小能量的大??；輸出功率的大小

5、即；輸出功率的大小即比功率的大小比功率的大小以以及及電池的存儲時間的長短電池的存儲時間的長短普通鋅錳干電池普通鋅錳干電池 優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。 缺點：放電時間短、電壓下降快、放電后久置，電解質溶液流出缺點：放電時間短、電壓下降快、放電后久置，電解質溶液流出腐蝕電器腐蝕電器一、一次電池一、一次電池Zn + 2OH 2e = Zn(OH)2 2MnO2 + 2H2O +2e = 2MnOOH + 2OH 總反應：總反應：Zn + 2MnO2 + 2H2O = 2MnOOH + Zn(OH)2 堿性電池堿性電池 堿性鋅錳電池：堿性鋅錳電池：(-) ZnKOHMnO2

6、(+)氫氧化氧錳氫氧化氧錳負極負極:正極正極:優(yōu)缺點簡析優(yōu)缺點簡析缺點：缺點：多數只能一次使用，不能充電；價格較貴多數只能一次使用，不能充電；價格較貴優(yōu)點：優(yōu)點： 比能量和儲存時間有所提高，適用于大電比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電流和連續(xù)放電其它一次電池其它一次電池鋅銀電池、鋰電池鋅銀電池、鋰電池(-) ZnKOHAg2O (+)總反應：總反應：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag Zn +2OH- -2e- =Zn(OH)2 Ag2O + H2O+ 2e- = 2Ag+2OH-負極負極(Zn)：正極正極(Ag2O)：鋰電池鋰電池 鋰電池是新一代高能

7、電池，鋰電池是新一代高能電池，目前已研究成功多種鋰電池，其目前已研究成功多種鋰電池，其中用廉價的中用廉價的r-MnO2作正極活性材作正極活性材料，電解質溶液是料，電解質溶液是LiClO4溶于溶于碳碳酸丙烯和二甲基氧乙烷的混合酸丙烯和二甲基氧乙烷的混合有有機溶劑機溶劑中，濃度為中，濃度為1mol/L，電池，電池反應為：反應為：負極的反應：負極的反應：Li - eLi - e- - = Li = Li + +正極的反應：正極的反應：Li Li + + + MnO+ MnO2 2 + e+ e- - = LiMnO= LiMnO2 2 電池總反應：電池總反應：Li + MnOLi + MnO2 2

8、= LiMnO= LiMnO2 2鉛蓄電池鉛蓄電池二、二次電池二、二次電池總反應：總反應： Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l) 負極（負極（ Pb ） Pb(s)+SO42-(aq)-2e- = PbSO4 (s)正極（正極（PbO2） PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s) +2H2O (l) 鉛蓄電池放電的電極反應：鉛蓄電池放電的電極反應：(-) PbH2SO4PbO2 (+)思考：思考：1、放電過程中溶液的Ph如何變化？2、放電過程中兩個電極板質量如何變化？陰極陰極 PbSO4 (s) + 2e- =

9、 Pb(s) + SO42-(aq) 陽極陽極 PbSO4 (s) +2H2O (l) - 2e- = PbO2 (s) +4H+ (aq) + SO42-(aq) 總反應：總反應： 2PbSO4 (s) +2H2O (l) = Pb (s) + PbO2 (s) +2 H2SO4 (aq) 鉛蓄電池充電的反應：鉛蓄電池充電的反應：接電源負極接電源負極接電源正極接電源正極鉛蓄電池的充放電過程：鉛蓄電池的充放電過程：2PbSO4(s)+2H2O(l) 放電放電充電充電Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)優(yōu)缺點簡析優(yōu)缺點簡析缺點：缺點：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境比能量低、笨重、廢

10、棄電池污染環(huán)境優(yōu)點：優(yōu)點：可重復使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、可重復使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉安全可靠、價格低廉其它二次電池其它二次電池鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池聚合物鋰離子蓄電池小結：書寫電極方程式注意事項小結：書寫電極方程式注意事項 1電極反應是一種離子反應，遵循書寫離子反應的所有規(guī)則（如“拆”、“平”）； 2將兩極反應的電子得失數配平后，相加得到總反應，總反應減去一極反應即得到另一極反應； 3負極失電子所得氧化產物和正極得電子所得還原產物，與溶液的酸堿性有關 。如：Zn2+在堿性環(huán)境中以Zn(OH)2形式存在。鎘鎳電池

11、鎘鎳電池 Cd+ 2NiO(OH) +2 H2O 2Ni (OH)2 + Cd(OH)2 放電放電充電充電鎘鎳電池總反應：鎘鎳電池總反應：Cd+2OH- -2e- =Cd(OH)2 2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH- 負極：負極：正極：正極：典例分析典例分析堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應用鋅廣泛應用鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應式為：電池總反應式為：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)，下列說法錯誤的是

12、（）下列說法錯誤的是（） A電池工作時，鋅失去電子B電池正極的電極反應式為：2MnO2(s)+H2O(l)+2e- 2MnOOH +2OH-(aq)C電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極 D外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質量理論上減小6.5g C分析：分析： A、根據總反應可知Zn被氧化，為原電池的負極，故A正確；B、根據電池總反應式為：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)Zn(OH)2(s)+2MnOOH (s)，可知反應中Zn被氧化，為原電池的負極，負極反應為Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2，MnO2為原電池的正極，發(fā)生還原反應，正極反應為2MnO2(s)+H2O(1)

13、+2e-2MnOOH (s)+2OH-(aq)， 故B正確； C、原電池中，電子由負極經外電路流向正極，故C錯誤；D、負極反應為Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2，外電路中每通過0.2mol電子，消耗的Zn的物質的量為0.1mol，質量為0.1mol65g/mol=6.5g，故D正確故選C 課堂回顧化學電源一次電池二次電池燃料電池總反應：總反應：Zn + 2MnO2 + 2H2O = 2MnOOH + Zn(OH)2 負極：負極：Zn + 2OH 2e = Zn(OH)2正極：正極：2MnO2 + 2H2O +2e = 2MnOOH + 2OH總反應：總反應： Pb (s) + PbO2 (s) +2 H2SO4 (aq) = 2PbSO4 (s) +2H