电化学基础化学电源课件

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,*,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,碱性锌锰电池、锌银电池、铅蓄电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池等。,广泛应用于通讯、交通、文化、办公及家用电子产品。高科技、军事、生产行业也有特殊应用。,学与问,1、在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池化学电池太,1,学与问,2,、目前化学电池主要分为哪几个大类？,在性能等方面它们各有什么特点？,产生电能的基本原理是什么？,化学电池与其他能源相比有哪些优点？,判断电池的优劣标准主要是什么？,学与问2、目前化学电池主要分为哪几个大类？,2,将化学能变成电能的装置,（,2,）分类,:,一次电池又称不可充电电池,如：干电池,二次电池又称充电电池,蓄电池,燃料电池,（,3,）优点,:,（,4,）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,第二节 化学电源,（,1,）概念,:,将化学能变成电能的装置（2）分类:一次电池又称不可充电电池,3,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,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,4,“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,“震动动力充电电池”勺水充电三尿液充电的电池,5,1,、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应方程式。,负极：,正极：,总反应,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？,_,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？,Zn-2e,-,=Zn,2+,2NH,4,+,+2e,-,=2NH,3,+H,2,，,H,2,+2MnO,2,=Mn,2,O,3,+H,2,O,锌筒变软，电池表面变得不平整,MnO,2,ZnCl,2,优点：制作简单、价格便宜。,缺点：放电时间短，电压下降快。,Zn+2MnO,2,+ 2NH,4,Cl = ZnCl,2,+ Mn,2,O,3,+2NH,3,+H,2,O,(,一,),一次电池,1、干电池(普通锌锰电池）锌筒石墨棒MnO2和CNH4Cl、,6,2,、碱性锌,-,锰干电池,负极：,正极：,电池反应：,电解质：,KOH,(Zn),(MnO,2,),Zn + 2OH,-,- 2e-,= Zn(OH),2,2MnO,2,+2H,2,O+2e,-,=2MnOOH+2OH,-,Zn+2MnO,2,+2H,2,O=2MnOOH+Zn(OH),2,思考,该电池的正负极材料和电解质,3,、银-锌电池,Ag,2,O,+ Zn+H,2,O =,Zn(OH),2,+,2Ag,负极：,正极：,Zn+ 2OH,-,-2e,-,=,Zn(OH),2,Ag,2,O +H,2,O +2e,-,=2Ag +2OH,-,电池反应：,碱性电池,2、碱性锌-锰干电池负极：正极：电池反应：电解质：KOH(Z,7,(,二,),二次电池,1,、铅蓄电池, 放电过程：,Pb(s)+PbO,2,(s)+2H,2,SO,4,=2PbSO,4,(s)+2H,2,O,Pb(s) + SO,4,2-,-2e,-,=PbSO,4,(s),正极：,PbO,2,(s) + 4H,+,+SO,4,2-,+2e,-,=2PbSO,4,(s) +2H,2,O,氧化反应,还原反应,负极：,铅蓄电池充电的反应则是上述反应的,逆过程,正负极材料,正极：,PbO,2,负极：,Pb,电解质：,H,2,SO,4,溶液,充电过程：,PbSO,4,(s) +2e,-,=Pb(s) + SO,4,2-,还原反应,阴极：,阳极：,氧化反应,接电源负极,接电源正极,2PbSO,4,(s)+2H,2,O -2e,-,= PbO,2,(s) + H,+,+ SO,4,2-,2PbSO,4,(s)+2H,2,O(l)=Pb(s)+PbO,2,(s)+2H,2,SO,4,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,(二) 二次电池1、铅蓄电池 放电过程：Pb(s)+Pb,8,讨论：,(2011,全国,),铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应,为：,Fe+Ni,2,O,3,+3H,2,O= Fe(OH),2,+2Ni(OH),2,下列有关该电池的说法不正确的是（ ）,A.,电池的电解液为碱性溶液，正极为,Ni,2,O,3,、负极为,Fe,B.,电池放电时，负极反应为,Fe+2OH,-,-2e,-,=Fe(OH),2,C.,电池充电过程中，阴极附近溶液的,pH,降低,D.,电池充电时，阳极反应为,2Ni(OH),2,+2OH,-,-2e,-,=,Ni,2,O,3,+3H,2,O,讨论：(2011全国)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反,9,另：镉镍电池,NiO,2,+Cd+2H,2,O Ni(OH),2,+ Cd(OH),2,放,电,充电,负极材料：,Cd,；,正极材料：,涂有,NiO,2,，,电解质：,KOH,溶液。,总反应式：,试写出电池放电的电极反应式：,负极：,Cd-2e,-,+2OH,-,=Cd(OH),2,正极：,2NiO(OH)+2e,-,+2H,2,O=2Ni(OH),2,+2OH,-,另：镉镍电池NiO2+Cd+2H2O,10,2,、,锂电池,P43,特点： “绿色”； 容量大；, 电解液中不能有水,讨论：,（,2010,浙江）,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应式为：,2Li,+,+FeS+2e,-,Li,2,S+Fe,有关,该电池的下列中，正确的是（ ）,Li-Al,在电池中作为负极材料，该材料中,Li,的化合价为,+1,价,该电池的电池反应式为：,2Li+FeS,Li,2,S+Fe,负极的电极反应式为,Al-3e,-,=Al,3+,充电时，阴极发生的电极反应式为：,2、锂电池 P43特点： “绿色”； 容量大；讨论,11,3,、燃料电池：,大有发展前景的燃料电池,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,年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的大致情况如下：,3、燃料电池：大有发展前景的燃料电池,12,燃 料 电 池,介质,电池反应：,2H,2,+,= 2H,2,O,酸性,负极,正极,中性,负极,正极,碱性,负极,正极,2H,2,- 4e,-,= 4H,+,O,2,+ 4H,+,+ 4e,-,= 2H,2,O,2H,2,- 4e,-,= 4H,+,O,2,+ 2H,2,O + 4e,-,= 4OH,-,2H,2,+4OH,-,- 4e,-,= 4H,2,O,O,2,+ 2H,2,O + 4e,-,= 4OH,-,燃 料 电 池介质电池反应： 2H2 + = 2H2O,13,固体燃料电池,介质,电池反应：,2H,2,+,= 2H,2,O,负极,正极,负极,正极,2H,2,- 4e,-,+2O,2,= 2H,2,O,O,2,+ 4e,-,= 2O,2,2H,2,- 4e,-,= 4H,+,O,2,+ 4H,+,+ 4e,-,= 2H,2,O,固体燃料电池介质电池反应： 2H2 + = 2H2O 负,14,讨论,:,（,2012,四川）一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，,负极上的反应为,CH,3,CH,2,OH,4e,+H,2,O=CH,3,COOH+4H,。下列,有关说法正确的是（ ）,检测时，电解质溶液中的,H,向负极移动,若有,0.4mol,电子转移，则在标准状况下消耗,4.48L,氧气,电池反应的化学方程式为：,CH,3,CHO+O,2,=CH,3,COOH+H,2,O,正极上发生的反应是：,O,2,+4e,+2H,2,O=4OH,讨论:（2012四川）一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检,15,（,1,）,负,极发生,氧,化反应，,正,极发生,还,原反应,（,负氧正还）。,（,2,）要注意溶液的,酸碱性,，适当的在电极方程式两边,添加,H,+,、,OH,、,H,2,O,，以遵循,电荷守恒,和,质量守恒,。,（,3,）要注意电极反应,产物,是否与,电解质溶液,发生,反应,。,原电池电极反应式的书写注意事项,练习册,P3031,（1）负极发生氧化反应，正极发生还原反应 原电池电极反应式的,16,讨论：,(11,安徽,),研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能,利用淡水与,海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应,可表示为：,5MnO,2,2Ag,2NaCl=Na,2,Mn,5,O,10,2AgCl,，下列“水”,电池在海水中放电时的有关说法正确的是,( ),A.,正极反应式：,Ag,Cl,e,=AgCl,B.,每生成,1 mol Na,2,Mn,5,O,10,转移,2 mol,电子,C.Na,不断向“水”电池的负极移动,D. AgCl,是还原产物,讨论：(11安徽)研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池,17,（,3,）铝电池性能优越，,Al-AgO,电池可用作水下,动力电源，,其原理如右下图所示。该电池反应的化学方程式为：,。,讨论：,（,2012,江苏）,（3）铝电池性能优越，Al-AgO电池可用作水下动力电源，讨,18,1,、仅有一个电极材料参与反应的原电池：,负极：,M-xe=M,x+,正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属,小结,2,、两个电极均参与反应的原电池（如蓄电池，纽扣电池）, 电极材料：金属为负极，金属化合物为正极, 电子得失均由两电极本身发生,电极反应需考虑电解质溶液的参与,3,、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）,两电极材料均为惰性电极,负极可燃性气体失电子，正极助燃性气体得电子,电极反应考虑电解质溶液,1、仅有一个电极材料参与反应的原电池：小结2、两个电极均参与,19,