人教版选修化学《化学电源》课件PPT

①比能量 ［符号(W· h/kg)，(W· h/L)］
指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 ②比功率 [符号是W/kg，W/L)]
指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小
③电池的储存时间的长短
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知识点2：各类电池
锂电池
各
类
电
叠层电池
池
干电池 纽扣电池 4
空气电池
小型高性能燃料电池
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2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
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固体燃料电池
介质
电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
负
极 2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O
燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃 料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的 化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃 料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发 电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太 多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等 废气污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代
末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入
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书写电极反应式应注意以下几点：
1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的 所有规则（如“拆”、“平”）；
2．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．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－形式存 在）；
总反应： Zn+Ag2O=ZnO+2Ag
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4、锂电池
锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)： 8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S
负极： 8Li-8e-=8Li+ ；正极：3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S
写出电极反应式。
Ni(OH)2+ Cd(OH)2
特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。
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镍—镉可充电电池可发生如下反应：
充电
Cd(OH)2+2Ni(OH)2 放电 Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知，该电池的负极材料是（ A ）
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用途广泛的电池
用于“神六”的太阳能电 池
笔记本电脑专用电池 手机专用电池
摄
池各
像
式
机
各
专
样
用
的
电
Hale Waihona Puke 纽池扣电
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绿色电池种种
迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、开发和已 投入 使用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池与镉镍电池有 相同的工作电压(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金储 氢材料作为 负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其 成为一 种绿色环保电池。 锂离子蓄电池系由碳作负极，嵌锂的金属 氧化物作 正极和有机电解质构成，其工作电压为36伏，因此 一个 锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。可充电 碱锰电池是在碱性锌锰原电池基础上发展起 来的，由于应用 了无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池 的电流放 电特性，而且能充电使用几十次至几百次。太阳能电池利用 P—N结的光电效应，把太阳光能直接转换成电 能，满足用户 需要。这种发电具有无需燃料、无污染、无 噪声、运行简单 可靠、减少维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源 的地域广泛采用。
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
缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵
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3.锌银钮扣电池 电极分别为Ag2O和Zn
电解质溶液为KOH
负极：Zn +2OH－-2e- =ZnO+H2O 正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH－
A. Cd B. NiO(OH) C. Cd(OH)2 D. Ni(OH)2
电极反应：
负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2
正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-
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(三)燃料电池
大有发展前景的燃料电池
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2、碱性锌-锰干电池 (-) Zn \KOH\ (+)Mn
负极：Zn - 2e- + 2OH- = Zn(OH)2 O2 正极：2MnO2+2H2O+2e- = 2MnOOH+2OH-
电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正
常供电了？__锌__筒_变__软__，__电__池_表__面__变__得__不_平__整____我们在使用干电
池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什
么成分起了作用？ MnO2
ZnCl2
优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。
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电池的发展方向
光电池使用方便,特别是近年来 微小型半导体逆变器迅速 发展,促使其应用更加快捷.美,日,欧和发展中国家都制定 出庞大的 光伏技术发展计划,开发方向是大幅度提高光电 池转换效率和稳定性,降低成本,不断扩大产 业.目前已有 80多个
国家和地区形成 商业化,半商业化 生产能力, 市场开 拓从 空间转向地 面系统应用。
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3)优缺点简析
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……
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2)工作机制 铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电 和充电两个过程
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①放电过程
负极：Pb(s) + SO42- -2e- =PbSO4 (s) 氧化反应 正极：
PbO2(s) + 4H++SO42- +2e- =PbSO4 (s) +2H2O
2、银锌蓄电池
1970-1975, 开发了先进的银锌、镍镉电池技术。 1975-1983, 为美国海军生产潜水艇用银锌电池。 1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。 1998-1992, 为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。
正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合 金，电解质溶液KOH。反应式为： 2Ag+Zn(OH)充放2 电电 Zn+Ag2O+H2O
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第四章 电化学基础
第二节 化学电源
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化学电源
［学与问］在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知 道电池的其它应用吗？
化学电池
将化学能转换成电能的装置
电池
太阳能电池
将太阳能转换成电能的装置
原子能电池
将放射性同位素自然衰变时产生的热 能通过热能转换器转变为电能的装置
实用阶段。第一代燃料电池的 大致情况如下：
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氢氧燃料电池
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燃料电池
（-）Ni（多孔） KOH（溶液） NiO2 (+）
优点：能量转化率高，可持续使用， 对环境友好
还原反应 放电过程总反应：
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O
铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
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(2)充电过程 接电源负极
阴极：PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42-
用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳定电
压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空
领域。
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二、二次电池 铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池……
1.铅蓄电池 1)正负极材料
正极：PbO2 负极：Pb 电解质：H2SO4溶液
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写出锌锰干电池的电极反应方程式。 负极—Z—n-—2e—-=—Zn—2+—————————— 正极—2—NH—4—++—2e—-=2—N—H3—+H—2—， —H2—+2—M—nO—2=Mn2O3+H2O
总反应 Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O
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课堂总结
1、仅有一个电极材料参与反应的原电池： 负极：M-xe=Mx+ 正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属
2、两个电极均参与反应的原电池 （如蓄电池，纽扣电池）
①电极材料：金属为负极，金属化合物为正极．
电极反应：
负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
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3、镉镍电池
负极材料：Cd；
正极材料：涂有NiO2， 电解质：KOH溶液。
反应式如下： 放电
NiO2+Cd+2H2O 充电
一、 一次电池
1、干电池(普通锌锰电池）
干电池用锌制桶形外壳作 负极，位于中央的顶盖有 铜帽的石墨作正极，在石 墨周围填充NH4Cl、 ZnCl2和淀粉作电解质溶 液填，充还MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防止产生 极化现象。电极总的反应式为：
Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O
用途：宇宙飞船，应用前景广阔
负极 : 2H2+4OH-－4e-＝4H2O 正极 : O2+2H2O＋4e-＝4OH-
总反应方程式 ： 2H2＋O2＝2H2O
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燃料电池
介质 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
酸性 中性 碱性
负极 正极 负极 正极 负极 正极
写出电极反应式。
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银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的 充电和放电过程可以表示为：
充电
2Ag+Zn(OH)2 放电 Ag2O+Zn+H2O
此电池放电时，负极上发生反应的物质是（D） A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
正 极
O2 + 4e-= 2O2－
负 极
2H2 - 4e- = 4H+
正
极 O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
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若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应 将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电 极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池， 由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称 作燃料电池，根据两极上反应的实质判断， 通入甲烷的一极为____负，极这一极的电极反应 为____C__H_4-_8e_-+_1_0_O_H_-_=C_O__32_-+；7H通2O 入氧气的一极 为______正_，极电极反应为 __O__2+_4_e_-+_2_H__2O__=_4O__H_-_________________，总 反应为__C_H_4_+_2_O_2_+_2K__O_H__=_K_2C__O_3_+_3_H_2_O_。
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1)概念: 2)分类:
将化学能变成电能的装置
知识点1：化学电池
①一次电池又称不可充电电池——如：干电池 ②二次电池又称充电电池——蓄电池 ③燃料电池
3)优点:
①能量转换效率高，供能稳定可靠。 ②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组， 使用方便。 ③易维护，可在各种环境下工作。
4)电池优劣的判断标准:
还原反应
阳极：
接电源正极
PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H++ SO42氧化反应
充电过程总反应：
2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4
铅蓄电池的充放电过程：
放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 充电 2PbSO4(s)+2H2O(l1)3