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文檔簡介
1、化 學(xué) 電 源第一頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。電池的分類化學(xué)電源的分類原電池知識(shí)復(fù)習(xí)幾種電池介紹實(shí)踐活動(dòng)科學(xué)視野課堂小結(jié)作業(yè)布置化 學(xué) 電 源典例精析研究性學(xué)習(xí)第二頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。組成原電池的條件有兩種活動(dòng)性不同的金屬或一種是非金屬導(dǎo)體作電極電極材料均插入電解質(zhì)溶液中兩極相連形成閉合電路一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化復(fù)原反響 第三頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。正負(fù)極的判斷 電極電極材料反應(yīng)類型電子流動(dòng)方向負(fù)極還原性較強(qiáng)的金屬氧化反應(yīng)負(fù)極向外電路提供電子正極還原性較弱的金屬還原反應(yīng)正極從外電路得到電子第四頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。 通過日常生活和學(xué)習(xí),你知道哪些電池?它們
2、都是化學(xué)電池嗎?它們?cè)谀男┓矫娴玫綉?yīng)用?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(shí)產(chǎn)生的熱能通過熱電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置電池的分類第五頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分?;瘜W(xué)電池的分類化學(xué)電池 一次電池 二次電池 燃料電池也叫干電池也叫充電電池或蓄電池第六頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。一、一次電池介紹一次電池普通鋅錳干電池堿性鋅錳電池鋅銀電池鋰電池第七頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。普通鋅錳干電池第八頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。普通鋅-錳干電池的電極方程式負(fù)極鋅筒Zn-2e-=Zn2+正極石墨 2MnO2+2NH4
3、+ 2e- =Mn2O3+2NH3+H2O總反響: Zn+ 2MnO2 +2NH4+ =Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O也可以:負(fù)極鋅筒Zn-2e-=Zn2+正極石墨 2NH4+ 2e- =2NH3+H2總反響: Zn+ 2NH4+ =Zn2+2NH3+H2第九頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。 隨著用電器朝著小型化、多功能化開展的要求,對(duì)電池的開展也提出了小型化、多功能化開展的要求。 體積小、性能好的堿性鋅錳電池應(yīng)運(yùn)而生。這類電池的重要特征是電解液由原來的中性變?yōu)殡x子導(dǎo)電性更好的堿性,負(fù)極也由鋅片改為鋅粉,反響面積成倍增長,使放電電流大幅度提高。第十頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。鋅粉
4、和KOH的混合物MnO2金屬外殼堿性鋅錳電池負(fù)極:Zn + 2OH 2e = Zn(OH)2 正極:2MnO2 + 2H2O +2e = 2MnOOH + 2OH 總反響:Zn + 2MnO2 + 2H2O = 2MnOOH + Zn(OH)2 第十一頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。鋅銀電池負(fù)極:Zn + 2OH 2e = ZnO + H2O正極:Ag2O + H2O + 2e = 2Ag + 2OH總反響:Zn + Ag2O = ZnO +2Ag 這種電池比能量大、電壓穩(wěn)定,儲(chǔ)存時(shí)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(jì)算器和其他微型電子儀器。第十二頁,編輯
5、于星期五:九點(diǎn) 三十五分。鋰電池鋰電池以金屬鋰作負(fù)極,石墨作正極,電解質(zhì)溶液由四氯化鋁鋰LiAlCl4溶解在亞硫酰氯SOCl2中組成負(fù)極:8Li 8e = 8Li+正極:3SOCl2 + 8e = SO32 + 2S + 6Cl總反響:8Li + 3SOCl2 = 6Li + Li2SO3 + 2S 第十三頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。 鋰是密度最小的金屬,用鋰作為電池的負(fù)極,跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比較,使用 壽命大大延長。鋰電池的比能量高電壓高,工作溫度寬。 由于鋰電池性能優(yōu)異,廣泛應(yīng)用于軍事和空間領(lǐng)域,民用領(lǐng)域以微小功率為主,例如用作電腦、手表、照相機(jī)、心臟起搏器等的電源鋰電池
6、的特點(diǎn)及用途第十四頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。二、二次電池介紹二次電池鉛蓄電池鎘鎳電池氫鎳電池鋅銀電池鋰離子電池聚合物鋰離子電池第十五頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。鉛蓄電池第十六頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。負(fù)極 Pb Pb(s) + SO42-(aq) - 2e- = PbSO4 (s)正極PbO2 PbO2 (s) +4H+ (aq) + SO42-(aq) + 2e- = PbSO4 (s) +2H2O (l) 總反響: Pb (s) + PbO2 (s) +2 H2SO4 (aq) = 2PbSO4 (s) +2H2O (l) 鉛蓄電池放電的電極反響:第十七頁,編輯于星期
7、五:九點(diǎn) 三十五分。陰極 PbSO4 (s) + 2e- = Pb(s) + SO42-(aq) 陽極 PbSO4 (s) +2H2O (l) - 2e- = PbO2 (s) +4H+ (aq) + SO42-(aq) 總反響: 2PbSO4 (s) +2H2O (l) = Pb (s) + PbO2 (s) +2 H2SO4 (aq) 鉛蓄電池充電的反響:可以把上述反響寫成一個(gè)可逆反響方程式:Pb (s) + PbO2 (s) +2 H2SO4 (aq) 2PbSO4 (s) +2H2O (l)放電充電復(fù)原反響氧化反響第十八頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。鎘鎳電池與氫鎳電池: Cd+ 2
8、NiO(OH) +2 H2O 2NiO(OH)2 + Cd(OH)2 放電充電 1/2H2+ 2NiO(OH) Ni(OH)2放電充電鎘鎳電池總反響:氫鎳電池總反響:課后思考:根據(jù)上面所給的總方程式,你能寫出各極發(fā)生的反響方程式嗎?第十九頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。新型燃料電池 燃料電池不是把復(fù)原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi),而是在工作時(shí),不斷從外界輸入,同時(shí)將電極反響產(chǎn)物不斷排出電池 第二十頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。介質(zhì)電池總反應(yīng): 2H2 + = 2H2O 酸性負(fù)極正極中性負(fù)極 正極堿性負(fù)極正極2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2
9、 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-氫氧燃料電池第二十一頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。介質(zhì)電池反應(yīng): 2H2 + = 2H2O 負(fù)極正極負(fù)極 正極2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 - 4e- +2O2= 2H2O O2 + 4e-= 2O2 固體燃料電池第二十二頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。風(fēng)力發(fā)電地?zé)岚l(fā)電生活垃圾發(fā)電核電潮汛發(fā)電發(fā)電請(qǐng)考慮,化學(xué)電池有污染,這個(gè)問題如何解決?開發(fā)新能源化學(xué)電池與新能源第二十三頁,編輯于星期五:
10、九點(diǎn) 三十五分。典例講解 航天技術(shù)中使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種,它們放電時(shí)的電池總反響方程式都可表示為:2H2 +O2 = 2H2O,酸式氫氧燃料電池的電解質(zhì)是酸,其負(fù)極反響可表示2H2 4e-=4H+,那么其正極反響表示為: ;堿式氫氧燃料電池的電解質(zhì)是堿,其正極反響表示為O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,那么其負(fù)極反響可表示為: 。 O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O2H2 +4OH- 4e- = 4H2O 第二十四頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。蓄電池在放電時(shí)是起原電池作用,充電時(shí)是起電解池作用,愛迪生電池分別在充
11、電和放電時(shí)發(fā)生的反響為: 根據(jù)愛迪生蓄電池的原理作出的以下判斷中錯(cuò)誤的是 放電時(shí),F(xiàn)e為負(fù)極,NiO2為正極充電時(shí)陽極上的電極反響為:Ni(OH)2-2e - +2OH-=NiO2+2H2O放電時(shí),電解質(zhì)溶液中的陰離子向正極方向移動(dòng)。蓄電池的電極必須浸在某種酸性溶液中蓄電池的電極必須浸在某種堿性溶液中A.和 B.只有 C.和 D.和 典例講解A第二十五頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。以以下圖為氫氧燃料電池原理示意圖,按照此圖的提示,以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是Aa電極是負(fù)極Bb電極的電極反響為:4OH-4 e2H2O 2C電池工作時(shí),電子由正極通過外電路流向負(fù)極D氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色
12、電源典例講解AD第二十六頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。據(jù)報(bào)道,最近摩托羅拉公司研發(fā)了一種由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿做電解質(zhì)溶液的新型 電池,電量可達(dá)現(xiàn)在使用的鎳氫電池或鋰電池的十倍,可連續(xù)使用一個(gè)月才充一次電。其電池反響為:2CH3OH + 3O2 + 4OH 2CO32 + 6H2O,那么以下說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是放電時(shí)CH3OH參與反響的電極為正極充電時(shí)電解質(zhì)溶液的pH逐漸增大 放電時(shí)負(fù)極的電極反響為:CH3OH6e 8OH CO32 + 6H2O充電時(shí)每生成1 mol CH3OH轉(zhuǎn)移6 mol電子 A典例講解第二十七頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。以以下圖是一種正在投入生產(chǎn)的大型蓄電系統(tǒng)。左右
13、兩 側(cè)為電解質(zhì)儲(chǔ)罐,中央為電池,電解質(zhì)通過泵不斷在儲(chǔ)罐和電池間循環(huán);電池中的左右兩側(cè)為電極,中間為離子選擇性膜,在電池放電和充電時(shí)該膜可允許鈉離子通過;放電前,被膜隔開的電解質(zhì)為Na2S2右罐和NaBr3左罐,放電后,分別變?yōu)镹a2S4和NaBr。以下說法正確的選項(xiàng)是 A電池充電時(shí),陽極電極反響式為:3Br2eBr3 B電池放電時(shí),負(fù)極電極反響式為:2S22+2e=S42C電池放電時(shí),電池的總反響方程式為:Na2S43NaBr2Na2S2NaBr3D在充電過程中Na+通過膜的流向?yàn)閺淖蟮接褹D第二十八頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。如圖是2004年批量生產(chǎn)的筆記本電腦所用的甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)
14、示意圖。甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子(H+)和電子。電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一極與氧氣反響。電池總反響式為:2CH3OH3O22CO24H2O。以下說法中正確的選項(xiàng)是 A右邊的電極為電池的負(fù)極,b處通入的是空氣B左邊的電極為電池的負(fù)極,a處通入的是甲醇C電池負(fù)極的反響式為:CH3OH+H2O6e=CO2+6H+D電池的正極反響式為:O2+2H2O+4e=4OHBC第二十九頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。將潔凈的鐵片和其它金屬片A、B、C、D分別放在浸有NaCl溶液的濾紙上并壓緊如以下圖。在每次實(shí)驗(yàn)時(shí),記錄電壓表指針的移動(dòng)方向和電壓表的讀數(shù)如下: V玻璃板金屬片濾紙銅片金屬指針移動(dòng)方向電
15、壓Fe()0.65A()0.78B(+)0.25C()1.35D()0.20請(qǐng)答復(fù)以下問題: 在第組組成的原電池中,一段時(shí)間后,鐵片上出現(xiàn)了紅褐色物質(zhì)。請(qǐng)用電極反響方程式和化學(xué)反響方程式表示其產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)的過程。 負(fù)極:2Fe 4e = 2Fe2+ 正極: O2 + 4e + 2H2O = 4OH2Fe + O2 + 2H2O= 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O= 4Fe(OH)3 A、B、C、D四種金屬的金屬性強(qiáng)弱順序 , 金屬一定不能從硫酸銅溶液中置換出銅。 CADB 假設(shè)濾紙改用NaOH溶液浸潤,那么在濾紙上能看到有藍(lán)色物質(zhì)析出的是 填字母金屬。其對(duì)應(yīng)的原電池
16、的電極反響式為:負(fù)極正極B2Cu 4e = 2Cu2 + O2 + 4e + 2H2O = 4OH B第三十頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視。可用Li2CO3和NaLi2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì),CO為燃?xì)?,空氣與CO2的混合氣為助燃?xì)?,制得?50下工作的燃料電池。以下說法正確的選項(xiàng)是 A.正極反響式:O2+2H2O+4e-=4OH- B.負(fù)極反響式:CO+CO32-2e-=2CO2 C.燃料電池工作時(shí)CO32- 離子向正極遷移 D.燃料電池的總反響為2CO+ O2=2CO2 典例講解BD第三十一頁,編輯于星期五:九點(diǎn) 三十五分。光合作用有二氧化碳與水合成葡萄糖,同時(shí)放出氧氣,寫出化學(xué)方程式。6CO2g)+ 6H2O (l) = C6H12O6 (g) + O2 (g) 光、葉綠體設(shè)想將寫成的反響式倒過來,可設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池,產(chǎn)生電流。這樣,我們通過正逆反響,就從太陽能產(chǎn)生了電能。寫出這種原電池的電極反響。該電池的電動(dòng)勢為1.24V,設(shè)有一長滿綠藻的正方形游泳池,邊長10m,在平均光照度下每 12 面積上可按上述原電池產(chǎn)生1mA 電流,求該游泳池產(chǎn)生的總電力。負(fù)極: C6H12O6+ 6H2O 24e- = 6CO2 +24H+正極: O2 + 4 H+ +4 e- = 2H2O1.241102104=1.24Kw化學(xué)電池的創(chuàng)
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