人教版化学选修四-化学电源 ppt课件
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第四章 电化学基础
第二节 化学电源
思考： 在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你
知道电池的其他应用吗？ 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换 为电能的装置
用途广泛的电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
导体。
他从独特的角度认为电流 是由两种不同的金属产生的， 经过一系列的实验，终于在 1800年成功研制了世界上 第一个能产生稳定电流的电 （法国物理学家、 池（见下图）。 化学家伏特）
化学电池的组成
组成 电极材料
电极上发生 反应的物质
电子流向
负极
正极
电解质
能导电的物质
还原性较强 的物质（大 多是金属电 极本身）
3、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 。
锂电池
用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳 定电压、宽工作温度、高使用寿命，广泛应用于军 事和航空领域。
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，如氢气、甲醇、天然气、煤气与氧 气组成燃料电池。
电池的优点
①能量转化率较高； ②供能稳定可靠； ③可以制成各种形状和大小、不同容量的电池及电
池组； ④使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。
衡量电池优劣的指标 比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能
2PbSO4(s)+2H2O(l)
放电 充电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
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
其他二次电池 镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物 锂离子蓄电池……
镉镍电池与氢镍电池：
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。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、二次电池
铅蓄电池
放电
化学能
电能
充电
放电过程
铅蓄电池工作原理
负极：
Pb(s) + SO42-(aq)-2e- ====PbSO4(s) 氧化反应
正极：
PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e- ====PbSO4(s)Байду номын сангаас2H2O(l)
放电过程总反应
还原反应
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)====2PbSO4(s)+2H2O(l) 铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
充电过程
接电源负极 阴极 PbSO4 (s) +2e-====Pb(s) + SO42-(aq) 还原反应
接电源正极
阳极 PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-====PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-
(aq)
氧化反应
充电过程总反应：
2PbSO4(s)+2H2O(l)====Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 铅蓄电池的充放电过程：
负 极：Zn-2e-====Zn2+ 正 极：2NH4++2e-+2MnO2====Mn2O3+2NH3↑+H2O 总反应：
Zn + 2NH4++2MnO2====Zn2++Mn2O3+2NH3↑+H2O
普通锌锰电池
优点：制作简单、价格便宜。
缺点：放电时间短，电压下降快。
（2）碱性锌锰电池：活性物质为KOH和淀粉糊，做电 解质，还填有MnO2和炭黑。电极反应式：
2、银锌电池
总反应式:Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2 电极反应式:
负极: Zn+2OH--2e-====Zn(OH)2 正极: Ag2O+H2O+2e-====2Ag+2OH电解液: KOH溶液
优点：电池比能量大、电压稳定，储存时间长。适宜 小电流连续放电，常制成纽扣式微型电池，广泛用于 电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。
镉镍电池总反应：
放电
Cd+ 2NiO(OH) +2 H2O 充电 2Ni (OH)2 + Cd(OH)2 氢镍电池总反应：
放电
2H2+ 2NiO(OH) 充电 课后思考：
2Ni(OH)2
根据上面所给的总方程式，你能写出各极发生的
反应方程式吗？
三、燃料电池
的多少。单位：(W·h)/kg,(W·h)/L 比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率
的大小。单位：W/kg,W/L 储存时间：电池的可储存时间的长短
一、一次电池
放电之后不能充电(内部的氧化还原反应不可逆)
1、锌锰电池
碱性锌锰电池
普通锌锰电池
锌锰电池工作原理
（1）普通锌锰电池：活性物质为NH4Cl和淀粉糊，做 电解质，还填有MnO2和炭黑。电极反应式：
流出电子
氧化性较强 的物质
流入电子
酸、碱、 盐溶液 或熔融 液
反应类型
氧化反应
还原反应
化学电池的分类
一次电池：活性物质消耗到一定程度，就不能使用，其 电解质溶液制成胶状，不流动，也叫干电池，如锌锰电 池；
二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，又 叫充电电池或蓄电池，如铅蓄电池、镉镍电池、氢镍电 池、锌银电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池；
负 极：Zn-2e-+2OH- ====Zn(OH)2 正 极：2MnO2+2e-+2H2O====2MnOOH+2OH-
氢氧化氧锰
总反应：Zn+2MnO2+2H2O====2MnOOH+Zn(OH)2
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。
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 像 机
各 式 各
专
样
用 电
的 纽
池
扣
电
池
普通锌锰电池
镍氢电池
镍 镉 电 池
碱性电池
锂离子电池
小型高性能燃料电池
电池发明的小故事
（意大利生物 学家伽伏尼）
1791年他在解剖时在实验 室将悬有去了皮的青蛙腿的 铜钩挂在铁架台上，发现蛙 腿会有肌肉抽搐的现象。伽 伏尼认为动物的组织会产生 电流，而金属是传递电流的
第二节 化学电源
思考： 在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你
知道电池的其他应用吗？ 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换 为电能的装置
用途广泛的电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
导体。
他从独特的角度认为电流 是由两种不同的金属产生的， 经过一系列的实验，终于在 1800年成功研制了世界上 第一个能产生稳定电流的电 （法国物理学家、 池（见下图）。 化学家伏特）
化学电池的组成
组成 电极材料
电极上发生 反应的物质
电子流向
负极
正极
电解质
能导电的物质
还原性较强 的物质（大 多是金属电 极本身）
3、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 。
锂电池
用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳 定电压、宽工作温度、高使用寿命，广泛应用于军 事和航空领域。
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，如氢气、甲醇、天然气、煤气与氧 气组成燃料电池。
电池的优点
①能量转化率较高； ②供能稳定可靠； ③可以制成各种形状和大小、不同容量的电池及电
池组； ④使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。
衡量电池优劣的指标 比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能
2PbSO4(s)+2H2O(l)
放电 充电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
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
其他二次电池 镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物 锂离子蓄电池……
镉镍电池与氢镍电池：
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。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、二次电池
铅蓄电池
放电
化学能
电能
充电
放电过程
铅蓄电池工作原理
负极：
Pb(s) + SO42-(aq)-2e- ====PbSO4(s) 氧化反应
正极：
PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e- ====PbSO4(s)Байду номын сангаас2H2O(l)
放电过程总反应
还原反应
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)====2PbSO4(s)+2H2O(l) 铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
充电过程
接电源负极 阴极 PbSO4 (s) +2e-====Pb(s) + SO42-(aq) 还原反应
接电源正极
阳极 PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-====PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-
(aq)
氧化反应
充电过程总反应：
2PbSO4(s)+2H2O(l)====Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 铅蓄电池的充放电过程：
负 极：Zn-2e-====Zn2+ 正 极：2NH4++2e-+2MnO2====Mn2O3+2NH3↑+H2O 总反应：
Zn + 2NH4++2MnO2====Zn2++Mn2O3+2NH3↑+H2O
普通锌锰电池
优点：制作简单、价格便宜。
缺点：放电时间短，电压下降快。
（2）碱性锌锰电池：活性物质为KOH和淀粉糊，做电 解质，还填有MnO2和炭黑。电极反应式：
2、银锌电池
总反应式:Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2 电极反应式:
负极: Zn+2OH--2e-====Zn(OH)2 正极: Ag2O+H2O+2e-====2Ag+2OH电解液: KOH溶液
优点：电池比能量大、电压稳定，储存时间长。适宜 小电流连续放电，常制成纽扣式微型电池，广泛用于 电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。
镉镍电池总反应：
放电
Cd+ 2NiO(OH) +2 H2O 充电 2Ni (OH)2 + Cd(OH)2 氢镍电池总反应：
放电
2H2+ 2NiO(OH) 充电 课后思考：
2Ni(OH)2
根据上面所给的总方程式，你能写出各极发生的
反应方程式吗？
三、燃料电池
的多少。单位：(W·h)/kg,(W·h)/L 比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率
的大小。单位：W/kg,W/L 储存时间：电池的可储存时间的长短
一、一次电池
放电之后不能充电(内部的氧化还原反应不可逆)
1、锌锰电池
碱性锌锰电池
普通锌锰电池
锌锰电池工作原理
（1）普通锌锰电池：活性物质为NH4Cl和淀粉糊，做 电解质，还填有MnO2和炭黑。电极反应式：
流出电子
氧化性较强 的物质
流入电子
酸、碱、 盐溶液 或熔融 液
反应类型
氧化反应
还原反应
化学电池的分类
一次电池：活性物质消耗到一定程度，就不能使用，其 电解质溶液制成胶状，不流动，也叫干电池，如锌锰电 池；
二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，又 叫充电电池或蓄电池，如铅蓄电池、镉镍电池、氢镍电 池、锌银电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池；
负 极：Zn-2e-+2OH- ====Zn(OH)2 正 极：2MnO2+2e-+2H2O====2MnOOH+2OH-
氢氧化氧锰
总反应：Zn+2MnO2+2H2O====2MnOOH+Zn(OH)2
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。
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 像 机
各 式 各
专
样
用 电
的 纽
池
扣
电
池
普通锌锰电池
镍氢电池
镍 镉 电 池
碱性电池
锂离子电池
小型高性能燃料电池
电池发明的小故事
（意大利生物 学家伽伏尼）
1791年他在解剖时在实验 室将悬有去了皮的青蛙腿的 铜钩挂在铁架台上，发现蛙 腿会有肌肉抽搐的现象。伽 伏尼认为动物的组织会产生 电流，而金属是传递电流的