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高三化學(xué)選修反應(yīng)原理化學(xué)電源第1頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月負(fù)極:Al+4OH-—3e-=AlO2-
+2H2O正極:2H2O+2e-=H2+2OH-
總:2Al+2OH-
+2H2O=2AlO2-
+3H2
稀硫酸負(fù)極:Mg—2e-=Mg2++2H2O正極:2H++2e-
=H2↑總:Mg+2H+=Mg2++H2
↑第2頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月負(fù)極:Cu—2e-=Cu
2+正極:2H+
+NO3-
+e-=NO2+H2O總:Cu+4H+
+2NO3-=2NO2+Cu
2++2H2O稀H2SO4負(fù)極:Al—3e-=Al3++2H2O正極:2H++2e-=H2↑總:2Al+6H+=2Al3++3H2↑第3頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月下列關(guān)于下圖所示原電池的說法正確的是A鋁片為正極B正極上有H2產(chǎn)生CAl是電池的負(fù)極,開始工作時(shí)溶液中會(huì)立即有白色沉淀析出D當(dāng)轉(zhuǎn)移0.04mole-
時(shí),產(chǎn)生0.01molO2
CuB第4頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月第二單元第二課時(shí)化學(xué)電源空氣電池鋰電池第5頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月銀鋅電池鋅汞電池第6頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月1.銀鋅電池
一般用不銹鋼制成小圓盒形,圓盒由正極殼和負(fù)極殼組成,形似鈕扣(俗稱鈕扣電池)。盒內(nèi)正極殼一端填充由氧化銀和石墨組成的正極活性材料,負(fù)極蓋一端填充鋅汞合金組成的負(fù)極活性材料,電解質(zhì)溶液為KOH濃溶液。第7頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月電極反應(yīng)式如下:
負(fù)極:Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O
正極:Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-
電池的總反應(yīng)式為:Ag2O+Zn======2Ag+ZnO
電池的電壓一般為1.59V,使用壽命較長(zhǎng)。第8頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月干電池
上圖是鋅-錳干電池第9頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月2.干電池---普通鋅錳電池
干電池用鋅制筒形外殼作負(fù)極,位于中央的頂蓋上有銅帽的石墨棒作正極,在石墨棒的周圍由內(nèi)向外依次是A:二氧化錳粉末(黑色)------用于吸收在正極上生成的氫氣(以防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象);B:用飽和了氯化銨和氯化鋅的淀粉糊作為電解質(zhì)溶液。第10頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月電極反應(yīng)式為:
負(fù)極(鋅筒):Zn–2e-===Zn2+
正極(石墨):2NH4++2e-===2NH3+H2
H2+2MnO2===Mn2O3+H2O
總反應(yīng):
Zn+2NH4++2MnO2===Zn2++2NH3+Mn2O3+H2O
干電池的電壓大約為1.5V,不能充電再生。
第11頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月
隨著用電器朝著小型化、多功能化發(fā)展的要求,對(duì)電池的發(fā)展也提出了小型化、多功能化發(fā)展的要求。第12頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月體積小、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,反應(yīng)面積成倍增長(zhǎng),使放電電流大幅度提高。第13頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月新型燃料電池
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(shí),不斷從外界輸入,同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池第14頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月3.氫氧燃料電池
這是一種高效、低污染的新型電池,主要用于航天領(lǐng)域。其電極材料一般為活化電極,具有很強(qiáng)的催化活性,如鉑電極、活性碳電極等。電解質(zhì)溶液一般為40%的KOH溶液。
電極反應(yīng)式如下:
負(fù)極:2H2+4OH--4e-===4H2O
正極:O2+2H2O+4e-===4OH-
總反應(yīng)式:2H2+O2===2H2O第15頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月使用氫氧燃料電池動(dòng)力的法國產(chǎn)標(biāo)致TAXI
第16頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月例1:航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無污染的優(yōu)點(diǎn)。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種,它們放電時(shí)的總反應(yīng)都可以表示為2H2+O2=2H2O,酸式電池中電解質(zhì)是酸,其負(fù)極反應(yīng)可表示為,
則其正極反應(yīng)式為______________
_。堿式電池的電解質(zhì)是堿,其正極反應(yīng)式為
,則其負(fù)極反應(yīng)可表示為____________
________。O2+4e-+4H+=2H2O
2H2-4e-+4OH-=4H2O
2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-第17頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月例2:氫氣是燃料電池最簡(jiǎn)單的燃料,雖然使用方便,卻受到價(jià)格和來源的限制。常用的燃料往往是某些碳?xì)浠衔铮纾杭淄?、汽油等。?qǐng)寫出將圖中氫氣換成甲烷時(shí)所構(gòu)成的甲烷燃料電池中a極的電極反應(yīng)式:
,此時(shí)電池內(nèi)總的反應(yīng)式:
。KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O第18頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月鉛蓄電池第19頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月第20頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月4.鉛蓄電池
鉛蓄電池可放電也可以充電,一般用硬橡膠或透明塑料制成長(zhǎng)方形外殼(防止酸液的泄漏);設(shè)有多層電極板,其中正極板上有一層棕褐色的二氧化鉛,負(fù)極是海綿狀的金屬鉛,正負(fù)電極之間用微孔橡膠或微孔塑料板隔開(以防止電極之間發(fā)生短路);兩極均浸入到硫酸溶液中。第21頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月放電時(shí)為原電池,其電極反應(yīng)如下:
負(fù)極:Pb+SO42--2e-===PbSO4
正極:PbO2+4H++SO42-+2e-===PbSO4+2H2O
總反應(yīng)式為:Pb+PbO2+2H2SO4======2PbSO4+2H2O
當(dāng)放電進(jìn)行時(shí),硫酸溶液的的濃度將不斷降低,當(dāng)溶液的密度降到1.18g/ml時(shí)應(yīng)停止使用進(jìn)行充電,充電時(shí)為電解池,
第22頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月5.堿性蓄電池
這類電池一般壽命比鉛酸蓄電池長(zhǎng)很多,且拾攜帶很方便。
Ni-Cd電池:Cd+2NiO(OH)+2H2O======2Ni(OH)2+Cd(OH)2
Ni-Fe電池:Fe+2NiO(OH)+2H2O======2Ni(OH)2+Fe(OH)2
第23頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月(堿性可充電電池及簡(jiǎn)易充電座)
第24頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月鋰電池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(zhǎng)。
使用鋰電源的手機(jī)與手提電腦
第25頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月6.微型鋰電池
常用于心臟起搏器、手機(jī)的一種微型電池,一般用金屬鋰作負(fù)極,石墨作正極,電解質(zhì)溶液為溶有四氯化鋁鋰(LiAlCl4
)的亞硫酸氯(SOCl2
)。電池的總反應(yīng)式如下:
8Li+3SOCl2======6LiCl+Li2SO3+2S
這種電池的容量大,電壓穩(wěn)定,能在-56.70C---+71.10C的大范圍溫差內(nèi)正常工作第26頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月日本產(chǎn)海水電池
以海水電池為能源的航海標(biāo)志燈第27頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月7.海水電池
1991年,我國科學(xué)家首創(chuàng)以鋁---空氣---海水為材料組成的新型電池,用作航海標(biāo)志燈。該電池以取之不盡的海水為電解質(zhì),靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。第28頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月其電極反應(yīng)式如下:
負(fù)極:4Al–12e-===4Al3+
正極:3O2+6H2O+12e-===12OH-
總反應(yīng)式為:4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3
這種電池的能量比普通干電池高20---50倍!第29頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月8.熔融鹽燃料電池
這是一種具有極高發(fā)電效率的大功率化學(xué)電池,在加拿大等少數(shù)發(fā)達(dá)國家己接近民用工業(yè)化水平。按其所用燃料或熔融鹽的不同,有多個(gè)不同的品種,如天然氣、CO、---熔融碳酸鹽型、熔融磷酸鹽型等等,一般要在一定的高溫下(確保鹽處于熔化狀態(tài))才能工作。
第30頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月下面以CO---Li2CO3
+Na2CO3---空氣與CO2型電池為例加以說明:
總反應(yīng)式為:2CO+O2===2CO2
該電池的工作溫度一般為6500C
負(fù)極反應(yīng)式:2CO+2CO32--4e-===4CO2
正極反應(yīng)式:O2+2CO2+4e-===2CO32-
第31頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月例3.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Na2CO3的熔融鹽混合物用電解質(zhì),CO為陽極燃?xì)?空氣與CO2的混合氣為陰極助燃?xì)?制得在6500℃下工作的燃料電池,完成有關(guān)的電池反應(yīng)式:
負(fù)極反應(yīng)式:
正極反應(yīng)式:O2+2CO2+4e=2CO32-
總電池反式:2CO+2CO32--4e-=4CO22CO+O2=2CO2第32頁,課件共34頁,創(chuàng)作于2023年2月如圖是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)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)另一極與氧氣反應(yīng)。電池總反應(yīng)式為:
2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。下列說法中正確的是A.左邊的電極為電池的負(fù)極,
a處通入的是甲醇B.右邊的電極為電池的負(fù)極,
b處通入的是空氣C.電池負(fù)極的反應(yīng)式為:
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+D.電池的正極反應(yīng)式為:
O2+2H2O+4e-=4OH-A、C第33頁,課件共34頁,創(chuàng)作
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