化学电源-ppt课件

1、发明电池的故事 伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家。有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论文，说动物肌肉里贮存着电，可以用金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文，伏特非常兴奋，便决定亲自来做这个实验。他用许多只活青蛙反复实验，终于发现，实际情况并不像加伐尼所说的那样，而是两种不同的金属接触产生的电流，才使蛙腿的肌肉充电而收缩。为了证明自己的发现是正确的，伏特决定更深入地了解电的来源。 化学电源 福清高山中学 高二化学组 形形色色的电池 A CuZn 稀H2SO4KOH溶液 CH4 O2 H2Oa极 b极用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池化学电池用途广泛的电池用于“神六”

2、的太阳能电池笔记本电脑专用电池手机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电池化学电池一次电池二次电池燃料电池碱性锌锰电池铅蓄电池氢氧燃料电池锂离子电池银锌蓄电池普通锌锰干电池锌银纽扣电池一、化学电池的分类二、一次电池普通锌锰电池碱性电池 锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等1、普通干电池负极正极电池反应：氢氧化氧锰（Zn）：Zn 2e- = Zn2+（MnO2和C）：优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。锌锰酸性电池负极（锌筒）：正极（石墨）：Zn + 2NH4+ + 2MnO2 = Zn2+ + 2NH3 + Mn2O3 + H2

3、OZn 2e- = Zn2+2NH4+ + 2e - + 2MnO2 = Mn2O3 + H2O+2NH3总反应：酸性锌锰电池缺点：放电时间短、放电电压下降快2、碱性锌-锰干电池电解质：KOH负极：ZnZn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2正极：MnO22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电电池反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2银锌电池3、锌银钮扣电池正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH负极：Zn +2OH-2e- =ZnO+

4、H2O总反应： Zn+Ag2O=ZnO+2AgpH变化负极：减小正极：增大铅蓄电池三、二次电池1、铅蓄电池放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb + SO42- -2e- =PbSO4 正极：PbO2 + 4H+SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O 氧化反应 还原反应负极：放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程充电过程PbSO4 +2e- =Pb + SO42- 还原反应阴极：阳极：PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H+ SO42- 氧化反应接电源负极接电源正极充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H

5、2SO4铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电充电缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池四、燃料电池：燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池） 电解液 H2O氢氧燃料电池2e-2e-氢气氧气H+ OH-A 负极 正极O2H2H2O4.氢氧燃料电池负极：2H2 + 4OH- -4e- = 4H2O正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-总反应式：2H2 + O2

6、=2H2O碱性燃料电池KOHO2 H2OH2负极：2H2 4e- = 4H+正极：O2 +4e- +4H + = 2H2O 总反应式：2H2 +O2 = 2H2O酸性HClO2 H2OH23 O2+12H+12e =6H2O 总反应：2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O 2CH3OH + 2H2O-12 e = 2CO2+ 12H+甲醇燃料电池 酸性条件 负极正极 2CH3OH+4OH-+3O2 2CO3 2 -+3H2O 甲醇燃料电池 3O2+6H2O+12e12OH- 2CH3OH+16OH-12e2CO32-+12H2O碱性条件负极正极总反应总反应：CH4+2OH-+2O2 CO3

7、2 -+3H2O CH4、O2、NaOH溶液组成的燃料电池 正极：2O2+4H2O+8e8OH- 负极：CH4+10OH-8eCO32-+7H2O总反应：CH4+2O2 CO2+3H2O CH4、O2、盐酸溶液组成的燃料电池 正极：2O2+4H2O+8e8OH- 负极：CH4+-8eCO2+8H+新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池连续电池5.锂电池 锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。使用锂电源的手机与手提电脑日本产海水电池 以海水电池为能源的航海

8、标志灯6、海水电池 电池的能量比普通干电池高20-50倍！负极：4Al 12e- = 4Al3+正极：3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH-总反应：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3三、电池的污染和回收1.电池中含有大量的重金属、酸、碱等物质 2.一粒小小的钮扣电池可污染600立方米水，相当于一个人一生的饮水量一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值，并造成永久性公害。 3.电池的回收 书写电极反应式应注意以下几点：2负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32形式

9、存在）；1将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；3溶液中不存在O2：在酸性溶液中它与H结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH；练习1: 2004年江苏高考）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：Zns2MnO2sH2OlZnOH2sMn2O3s下列说法错误的是 （ ）A 电池工作时，锌失去电子B 电池正极电极反应式为： 2MnO2sH2Ol2eMn2O3s2OHaqC 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D 外电路中每通过02 mol电子，锌的质量理论上减小65 g

10、 C练习2：航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+ ，则其正极反应式为 。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为 。O2+4e-+4H+=2H2O 2H2-4e-+4OH-=4H2O 练习3:氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式： ，此时电池内总的反应式: 。 KOH溶