高中化学选修四第四章化学电源优秀课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。
氢镍电池
负极： H2 + 2OH- - 2e- = 2H2O 正极： 2NiOOH + 2H2O + 2e-= 2Ni(OH)2 +2 OH-
电池反应：H2 + 2NiOOH =2Ni(OH)2
燃料电池
•
一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换
成电能的化学电池。电池的电极本身不包含活性
放电 充电
2PbSO4(s)+2H2O(l)
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
随着信息技术的发展，特别是移动通信及笔记本电 脑等的迅速发展，迫切需要小型化、供电方便、工作寿 命长、自放电率低、记忆效率低、不需要维护的电池。
➢其它二次电池
锌 皮
(-
总反应: 2Zn+4NH4Cl+4MnO2 = )
氯化铵 MnO2
2Mn2O3+[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+2H2O
电极:Zn为负极,碳棒为正极 电解液：NH4Cl、ZnCl2和
淀粉糊。
电极方程式： 负极(Zn): Zn－2e-＝Zn2＋ 正极(石墨)：2NH4+ + 2e- ＝ 2NH3 + H2 总反应式: Zn + 2NH4+ = Zn2＋ + 2NH3 + H2
适用于大电流和连续放电， 不会气涨或漏液。
锌银电池
负极：Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2 正极：Ag2O + H2O + 2e– = 2Ag + 2OH– 总反应：Zn + Ag2O+H2O = Zn(OH)2 +2Ag
这种电池比能量大、电压稳定，储存时间长，适 宜小电流连续放电，常制成纽扣式电池，广泛用于电 子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。
正极：PbO2 + 4H++SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
还原反应
②充电过程
接电源负极
阴极： PbSO4 + 2e- = Pb+ SO42- 还原反应
阳极：
接电源正极
பைடு நூலகம்PbSO4 +2H2O - 2e- = PbO2 + 4H+ + SO42- 氧化反应
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
化学电池优点
（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。
判断电池优劣的标准
（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
物质，只是一个催化转化元件。工作时，燃料和
氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行
反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不
碱性锌锰电池
锌粉和KOH 的混合物
MnO 2
金属外壳
负极是Zn、正极是MnO2 、电解质是KOH
负极：Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2
正极： 2MnO2＋2H2O＋2e－＝2MnOOH＋2OH－ 总反应： 2MnO2＋2H2O＋Zn＝Zn(OH)2＋2MnOOH
改进后的优点： 电流稳定，比能量和可储存时间均有提高，
高中化学选修四第 四章化学电源
各类电池
锂电池 叠层电池
各 干电池 类 电 池
纽扣电池
化学电池的分类
• 一次电池（干电池）：活性物质消耗 到一定程度，就不能使用；
• 二次电池（充电电池或蓄电池）：放 电后可以再充电使活性物质获得再生；
• 燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂 的化学能直接转换成电能的化学电池。
锂电池
锂电池：（-）Li（S） LiI（晶片） I2(+） 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 。
锂电池的特点及用途
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。锂电池的比能量高 电压高，工作温度宽，可储存时间长。
（3）电池的储存时间的长短 除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、 功率大、储存时间长的电池，其质量好。
一次电池： 干电池
普通锌锰电池
负极:Zn-2e- = Zn2+
碳
正极:2NH4++2e-= 2NH3↑+H2↑
棒 (+)
H2+2MnO2 = Mn2O3+H2O
4NH3+Zn2+=[Zn(NH3)4]2+
镉镍电池
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 ）
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-
镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂 离子蓄电池……
锌银蓄电池
正极填充Ag2O和石墨，负极填充锌 汞合金，电解质溶液KOH。反应式为：
2Ag+Zn(OH)2
充电 放电
Zn+Ag2O+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
电极反应： 负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
由于锂电池性能优异，广泛应用于军事和 空间领域，民用领域以微小功率为主，例如用 作电脑、手表、照相机、心脏起搏器等的电源。
二次电池：
铅蓄电池
➢铅蓄电池 （1）正负极材料。
正极：PbO2 负极：Pb 电解质溶液：H2SO4(aq)
①放电过程
负极： Pb+ SO42- - 2e- = PbSO4 氧化反应
二氧化锰的用途：
填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防 止产生极化现象。
缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液。
随着用电器朝着小型化、 多功能化发展的要求，对 电池的发展也提出了小型 化、多功能化发展的要求。
体积小、性能好的碱性锌－ 锰电池应运而生。这类电池的重要 特征是电解液由原来的中性变为离 子导电性更好的碱性，负极也由锌 片改为锌粉，反应面积成倍增长， 使放电电流大幅度提高。
氢镍电池
负极： H2 + 2OH- - 2e- = 2H2O 正极： 2NiOOH + 2H2O + 2e-= 2Ni(OH)2 +2 OH-
电池反应：H2 + 2NiOOH =2Ni(OH)2
燃料电池
•
一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换
成电能的化学电池。电池的电极本身不包含活性
放电 充电
2PbSO4(s)+2H2O(l)
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
随着信息技术的发展，特别是移动通信及笔记本电 脑等的迅速发展，迫切需要小型化、供电方便、工作寿 命长、自放电率低、记忆效率低、不需要维护的电池。
➢其它二次电池
锌 皮
(-
总反应: 2Zn+4NH4Cl+4MnO2 = )
氯化铵 MnO2
2Mn2O3+[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+2H2O
电极:Zn为负极,碳棒为正极 电解液：NH4Cl、ZnCl2和
淀粉糊。
电极方程式： 负极(Zn): Zn－2e-＝Zn2＋ 正极(石墨)：2NH4+ + 2e- ＝ 2NH3 + H2 总反应式: Zn + 2NH4+ = Zn2＋ + 2NH3 + H2
适用于大电流和连续放电， 不会气涨或漏液。
锌银电池
负极：Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2 正极：Ag2O + H2O + 2e– = 2Ag + 2OH– 总反应：Zn + Ag2O+H2O = Zn(OH)2 +2Ag
这种电池比能量大、电压稳定，储存时间长，适 宜小电流连续放电，常制成纽扣式电池，广泛用于电 子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。
正极：PbO2 + 4H++SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
还原反应
②充电过程
接电源负极
阴极： PbSO4 + 2e- = Pb+ SO42- 还原反应
阳极：
接电源正极
பைடு நூலகம்PbSO4 +2H2O - 2e- = PbO2 + 4H+ + SO42- 氧化反应
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
化学电池优点
（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。
判断电池优劣的标准
（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
物质，只是一个催化转化元件。工作时，燃料和
氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行
反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不
碱性锌锰电池
锌粉和KOH 的混合物
MnO 2
金属外壳
负极是Zn、正极是MnO2 、电解质是KOH
负极：Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2
正极： 2MnO2＋2H2O＋2e－＝2MnOOH＋2OH－ 总反应： 2MnO2＋2H2O＋Zn＝Zn(OH)2＋2MnOOH
改进后的优点： 电流稳定，比能量和可储存时间均有提高，
高中化学选修四第 四章化学电源
各类电池
锂电池 叠层电池
各 干电池 类 电 池
纽扣电池
化学电池的分类
• 一次电池（干电池）：活性物质消耗 到一定程度，就不能使用；
• 二次电池（充电电池或蓄电池）：放 电后可以再充电使活性物质获得再生；
• 燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂 的化学能直接转换成电能的化学电池。
锂电池
锂电池：（-）Li（S） LiI（晶片） I2(+） 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 。
锂电池的特点及用途
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。锂电池的比能量高 电压高，工作温度宽，可储存时间长。
（3）电池的储存时间的长短 除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、 功率大、储存时间长的电池，其质量好。
一次电池： 干电池
普通锌锰电池
负极:Zn-2e- = Zn2+
碳
正极:2NH4++2e-= 2NH3↑+H2↑
棒 (+)
H2+2MnO2 = Mn2O3+H2O
4NH3+Zn2+=[Zn(NH3)4]2+
镉镍电池
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 ）
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-
镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂 离子蓄电池……
锌银蓄电池
正极填充Ag2O和石墨，负极填充锌 汞合金，电解质溶液KOH。反应式为：
2Ag+Zn(OH)2
充电 放电
Zn+Ag2O+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
电极反应： 负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
由于锂电池性能优异，广泛应用于军事和 空间领域，民用领域以微小功率为主，例如用 作电脑、手表、照相机、心脏起搏器等的电源。
二次电池：
铅蓄电池
➢铅蓄电池 （1）正负极材料。
正极：PbO2 负极：Pb 电解质溶液：H2SO4(aq)
①放电过程
负极： Pb+ SO42- - 2e- = PbSO4 氧化反应
二氧化锰的用途：
填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防 止产生极化现象。
缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液。
随着用电器朝着小型化、 多功能化发展的要求，对 电池的发展也提出了小型 化、多功能化发展的要求。
体积小、性能好的碱性锌－ 锰电池应运而生。这类电池的重要 特征是电解液由原来的中性变为离 子导电性更好的碱性，负极也由锌 片改为锌粉，反应面积成倍增长， 使放电电流大幅度提高。