学修442化学电源课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 电化学基础,1,、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？,电池,化学电池,太阳能电池,原子能电池,将化学能转换成电能的装置,将太阳能转换成电能的装置,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,学与问,干电池,碱性电池,蓄电池,锂离子电池,燃料电池,形形色色的电池,“震动动力充电电池,勺水充电,三,维,纳,米,结,构,电,池,尿液充电的电池,将化学能转化成电能的装置,(2),优点,:,(3),电池优劣的判断标准,:,能量转换效率高，供能稳定可靠。,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。,易维护，可在各种环境下工作。,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,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,电池的储存时间的长短,(1),化学电源：,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,镍镉电池,普通,锌锰,干电池,银,锌钮扣电池,甲烷燃料电池,放电完后不能再次充电,放电后可再次充电利用，放电时进展的氧化复原反响，在充电时可以逆向进展，恢复到放电前的状态。,1.,普通,干电池原理,负极Zn:,正极C：,Zn+ 2MnO,2,+2NH,4,+,= Zn,2+,+Mn,2,O,3,+2NH,3,+H,2,O,电池总反响式：,一、一次电池,Zn 2e,-,= Zn,2+,2MnO,2,+2NH,4,+,+ 2e,-,= Mn,2,O,3,+2NH,3,+H,2,O,1.,碱性锌-锰干电池,总反响：,负极,(,Zn,),：,正极,(C),：,缺点：,多数只能一次使用，不能充电；价格较贵,Zn + 2OH, 2e,= Zn(OH),2,2MnO,2,+ 2H,2,O +2e,= 2MnOOH + 2OH,Zn + 2MnO,2,+ 2H,2,O = 2MnOOH + Zn(OH),2,氢氧化氧锰,一、一次电池,1首先，写出总反响的离子方程式并标出变价。,2负极：复原剂-ne- =氧化产物,正极：氧化剂+ne-=复原产物,3要注意电极反响产物是否与电解质溶液发生反响。例如电解质溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边添加H+、OH、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒。,4燃料电池一般先写总反响，再写正极反响式，最后相减 得负极反响式。,原电池电极反响式的书写泼负失氧,2.干电池(普通锌锰电池,锌筒,石墨棒,MnO,2,和,C,NH,4,Cl,、,ZnCl,2,和,H,2,O,等糊状物,练习：写出锌锰干电池的电极反响方程式。,负极：,正极：,总反响:,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？,_,Zn-2e,-,=Zn,2+,锌筒变软，电池外表变得不平整,Zn+2MnO,2,+ 2NH,4,Cl = ZnCl,2,+ Mn,2,O,3,+2NH,3,+H,2,O,2MnO,2,+2NH,4,+,+ 2e,-,= Mn,2,O,3,+2NH,3,+H,2,O,3.,锌银钮扣电池,正极,(,Ag,2,O,),：,Ag,2,O + H,2,O +,2e,-,= 2Ag + 2OH,负极,(,Zn,),：,Zn +2OH,2e,-,=Zn(OH),2,总反响：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2+ 2Ag,工作原理：,Zn,电池中含有大量的重金属如锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节钮扣电池能污染60万升水；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。假设将废旧电池混入生活垃圾一起填埋，渗出的重金属物质就会渗透土壤、污染地下水，进而进入鱼类、农作物等，破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的安康，有的还能致癌。所以我们不要乱扔电池，要及时回收。,废旧电池的回收利用,1925年， 日本氮肥公司在水俣建厂，后又开设了合成醋酸厂，和乙烯(C2H3Cl)制造厂 。,1956年，水俣湾附近发现了一种奇怪的病。这种病症最初出现在猫身上， 病猫步态不稳，抽搐，甚至跳海“自杀 ， 因此被称为“猫舞蹈症 。但是不久之后， 当地发现了有人患有这些病症。患者轻者口齿不清、步履蹒跚、面部痴呆、手足麻痹、知觉出现障碍、手足变形， 重者神经失常，直至死亡。,氯乙烯和醋酸乙烯在制造过程中要使用含汞Hg的催化剂，而废水中大量的汞未经处理直接出去。当汞在水中被水生物食用后，会转化成甲基汞CH3HgCl。这种剧毒物质只要有挖耳勺的一半大小就可以致人于死命。,二,.,充电电池,铅蓄电池,化学能,放电,充电,电能,负极,: Pb +SO,4,2-,- 2e,-,= PbSO,4,正极,:,PbO,2,+ 4H,+,+SO,4,2-,+2e,-,= PbSO,4,+ 2H,2,O,放电原理：,1.,铅蓄电池,Pb + PbO,2,+ 2H,2,SO,4,2PbSO,4,+ 2H,2,O,Pb + PbO,2,+ 4H,+,+2SO,4,2-,2PbSO,4,+ 2H,2,O,电池总反应式：,放电,充电,放电,充电,PbSO,4,(s) +2e,-,=Pb(s) + SO,4,2-,复原反响,阳极：,氧化反响,接电源正极,PbSO,4,(s)+2H,2,O -2e,-,= PbO,2,(s) + H,+,+ SO,4,2-,Pb(s)+PbO,2,(s)+2H,2,SO,4,2PbSO,4,(s)+2H,2,O(l),铅蓄电池的充放电过程：,放电,充电,铅蓄电池充电原理：,充电原理：,2PbSO,4,(s)+2H,2,O(l)=Pb(s)+PbO,2,(s)+2H,2,SO,4,阴极：,接电源负极,1、铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反响,为：Fe+Ni2O3+3H2O Fe(OH)2+2Ni(OH)2以下有关该电池的说法不正确的选项是 ,A.电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、,负极为Fe,B. 电池放电时，负极反响为：,Fe+2OH-2e-=Fe(OH)2,C. 电池放电过程中，负极附近溶液的pH升高,D. 电池充电时，阳极反响为：,2Ni(OH)2+2OH-2e-=,放电,充电,稳固拓展,C,Ni,2,O,3,+3H,2,O,负极：,Cd + 2OH,-,- 2e,-,= Cd(OH),2,2.,镉镍碱性蓄电池,正极,：,2NiO(OH) + 2H,2,O + 2e,-,=2Ni(OH),2,+ 2OH,-,总反应：,2NiO(OH) + 2H,2,O + Cd 2Ni(OH),2,+ Cd(OH),2,放电,充电,特点：,镉镍电池是一种新型的封闭式体积小的充电电池，其寿命比铅蓄电池长。,用途：,广泛用于收音机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等。,在日本富山平原上一条名叫“神通川的河流穿行而过，并注入富山湾。它不仅是居住在河流两岸人们世世代代的饮用水源，也灌溉着两岸肥沃的土地，是日本主要粮食基地的命脉水源。 然而，谁也没有想到，多年后这条命脉水源竟成了“夺命水源。1931年，这里出现了一种怪病，患者病症表现为腰、手、脚等关节疼痛。病症持续几年后，患者全身各部位会发生神经痛、骨痛现象，行动困难，甚至呼吸都会带来难以忍受的痛苦。到了患病后期，患者骨骼软化、萎缩，四肢弯曲，脊柱变形，骨质松脆，就连咳嗽都能引起骨折。患者不能进食，疼痛无比，常常大叫“痛死了！有人甚至因无法忍受痛苦而自杀。这种病由此得名为“骨癌病或“痛痛病 。经过长期研究发现，“痛痛病是由神通川上游的神冈矿山废水引起的镉(Cd)中毒。,3.,锂离子电池,负极(Li ) ：Li-e-Li,正极(MnO2) ：MnO2Lie-LiMnO2,电极总反响式：LiMnO2LiMnO2,放电原理：,特点：,寿命长、高能电池、电压高、质量轻、,容量大,、贮存时间长等，,是新一代可充电的,绿色电池,，但,电解液中不能有水。,用途：,电脑、手表、心脏起搏器等。,2、Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反响式为： 2Li+FeS+2e-Li2S+Fe 有关该电池的以下中，正确的选项是 ,Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价,该电池的电池反响式为：2Li+FeSLi2S+Fe,负极的电极反响式为：Al-3e-=Al3+,充电时，阴极发生的电极反响式为：,Li2S +Fe -2e- = 2Li+ + FeS,B,三,.,燃料电池：,燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进展电化学反响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；燃料电池创造于19世纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开场进入实用阶段。,三、燃料电池,1,、氢氧燃料电池,2H,2,- 4e,-,= 4H,+,O,2,+ 4H,+,+ 4e,-,= 2H,2,O,2H,2,+4OH,-,- 4e,-,= 4H,2,O,O,2,+ 2H,2,O + 4e,-,= 4OH,-,2H,2,+,= 2H,2,O,2,、固体氢氧燃料电池,2H,2,- 4e,-,+2O,2,= 2H,2,O,O,2,+ 4e,-,= 2O,2,2H,2,- 4e,-,= 4H,+,O,2,+ 4H,+,+ 4e,-,= 2H,2,O,写出电极总反响式,a.,酸性介质：,O,2,+ 4H,+,+ 4e,-,=,2H,2,O,b.,碱性介质：,O,2,+ 4H,2,O + 4e,-,= 4OH,-,根据电解质溶液的不同，写出正极反响式,燃料电池电极反响式的书写,c.,熔融氧化物：,O,2,+ 4e,-,= 2O,2,负极反响式 = 总反响 正极反响式,1将两极反响的电子得失数配平后，相加得到总反响，总反响减去一极反响即得到另一极反响；,2溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与,H结合成H2O、在碱性或中性溶中它与H2O结合成OH；,3负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得复原产物，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。,3.书写电极反响方程式应注意：,电解质溶液为硫酸溶液,正极,：,2O,2,+ 8e,-,+ 8H,+,=,4H,2,O,负极：,CH,4,- 8e,-,+2H,2,O,= CO,2,+ 8H,+,总反响：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O,3,、甲烷燃料电池,电解质溶液为氢氧化钾溶液,正极,：,2O,2,+ 8e,-,+ 4H,2,O = 8OH,-,负极：,CH,4,+ 10OH,-,-8e,-,= CO,3,2-,+ 7H,2,O,总反响：CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O,4.,甲醇燃料电池,负极：2CH3OH -12e- +16 OH- =2CO32- + 12 H2O 电子得失守恒,用导线相连的两个铂电极插入,KOH,溶液中，然后分别向负极通入甲醇，正极通入氧气，形成燃料电池,总反响：2CH3OH + 3O2 + 4OH- =2CO32- + 6H2O,正极：,3O,2,+ 12 e,-,+ 6H,2,O = 12OH,-,电解质溶液为氢氧化钾溶液,电解质溶液为硫酸溶液,负极：2CH3OH - 12e- + 2 H2O =CO2 + 12H+,电子得失守恒,用导线相连的两个铂电极插入,硫酸,溶液中，然后分别向负极通入甲醇，正极通入氧气，形成燃料电池,总反响：2CH3OH + 3O2 =2CO2 + 4H2O,正极：,3O,2,+12 e,-,+ 12H,+,=6 H,2,O,4.,甲醇燃料电池,熔融盐燃料电池具有高的发电效率。,例：可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极气体，空气与CO2的混合气体为正极气体，制得在650摄氏度下工作的燃料电池。求：负极反响式和总反响式,5.,熔融碳酸盐燃料电池,负极,: CO + CO,3,2,2e,2CO,2,电池总反响: 2CO+O22CO2,正极,: 2CO,2,+ O,2,+4e,2CO,3,2,2、一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反响为,CH3CH2OH4e+H2O=CH3COOH+4H。,以下有关说法正确的选项是 ,A .检测时，电解质溶液中的H向负极移动,B .假设有0.4mol电子转移，那么在标准状况下消耗,4.48L氧气,C .电池反响的化学方程式为：,CH3CH2OH +O2=CH3COOH+H2O,D .正极上发生的反响是：O2+4e+2H2O=4OH,稳固拓展,C,3、研究人员最近发现了一种“水电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差异进展发电，在海水中电池总反响可表示为：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，以下“水 电池在海水中放电时的有关说法正确的选项是( ),A.正极反响式：AgCle=AgCl,B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子,C.Na不断向“水电池的负极移动,D. AgCl是复原产物,B,4、铝电池性能优越，Al-AgO电池可用作水下动力电源，,其原理如右以下图所示。该电池反响的方程式为：,负极：,正极：,2Al-6e,-,+8OH,-,=2AlO,2,-,+4H,2,O,3AgO+6e,-,+3H,2,O=3Ag+6OH,-,2Al+3AgO+2OH,-,=3Ag+H,2,O+2AlO,2,-,，,铅蓄电池,锂离子电池,镍镉电池,碱性锌锰电池,普通,锌锰,干电池,银,锌钮扣电池,总结：,氢氧燃料电池,甲烷燃料电池,一次电池,二次电池,燃料电池,化学电池,能书写每一类典型电池的正负极电极反响式，了解每种电池的优缺点,精品课件,！,精品课件,！,常见原电池反响,