612化学电源.ppt

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1、612化学电源化学电源目标目标：1.了解常见的化学电源的种类和工作了解常见的化学电源的种类和工作原理，知道在它们生产、生活与国防原理，知道在它们生产、生活与国防中的实际应用；中的实际应用；2.会写常见化学电源的电极反应式。会写常见化学电源的电极反应式。重点重点：化学电源的工作原理化学电源的工作原理难点难点：电极方程式的书写电极方程式的书写发明电池的故事 伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家有一天伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家有一天,伏伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论文特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论文,说动物肌肉里说动物肌肉里贮存着电贮存着电,可以用金属接触肌肉

2、把电引出来可以用金属接触肌肉把电引出来.看了这篇论文看了这篇论文,伏伏特非常兴奋特非常兴奋,便决定亲自来做这个实验便决定亲自来做这个实验.他用许多只活青蛙反复他用许多只活青蛙反复实验实验,终于发现终于发现,实际情况并不像加伐尼所说的那样实际情况并不像加伐尼所说的那样,而是两种而是两种不同的金属接触产生的电流不同的金属接触产生的电流,才使蛙腿的肌肉充电而收缩才使蛙腿的肌肉充电而收缩. 为了证明自己的发现是正确的为了证明自己的发现是正确的,伏特决定更深入地了解电伏特决定更深入地了解电的来源。的来源。 为了纪念他的贡献为了纪念他的贡献,人们人们把电压的计量单位叫做伏特把电压的计量单位叫做伏特,简称简

3、称伏伏,符号符号V。比如我们手电筒里的电池的电压是。比如我们手电筒里的电池的电压是1.5伏特，我们伏特，我们家里的电灯的电压是家里的电灯的电压是220伏特。伏特。 1.一次电池一次电池(干电池干电池):活性物质消活性物质消耗到一定程度耗到一定程度,就不能使用；就不能使用； 2.二次电池二次电池(充电电池或蓄电池充电电池或蓄电池):放电后可以再充电使活性物质获放电后可以再充电使活性物质获得再生；得再生； 3.燃料电池燃料电池:一种连续将燃料和氧一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。化学电池。化学电池的分类化学电池的分类衡量电池优劣的指标衡量电池优劣的

4、指标a.a.比能量比能量: :电池单位质量或单位体积电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少所能输出电能的多少, 符号符号(Ah)/kg ,(Ah)/Lb.b.比功率比功率: :电池单位质量或单位体积电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小所能输出功率的大小, 符号符号W/kg ,W/L c.c.储存时间储存时间: : 电池的储存时间的长短电池的储存时间的长短 除特殊情况外除特殊情况外, ,质质量轻、体积小而输出电量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时能多、功率大、储存时间长的电池间长的电池, ,更适合使更适合使用者的需要。用者的需要。硅藻电池硅藻电池胶片电池胶片电池纸质电池纸质电池快充电池

5、快充电池81.一次电池（如干电池）一次电池（如干电池）: :用过后不能复原用过后不能复原干电池 Zn- Mn普通普通干电池干电池一次电池一次电池:1.普通锌锰干电池普通锌锰干电池:活性物质为活性物质为NH4Cl和和淀粉糊作电解质淀粉糊作电解质,还填有还填有MnO2 和炭黑和炭黑.电极反应式：电极反应式： 负极负极: Zn - 2e: Zn - 2e-ZnZn2+ 2+ 正极正极: : 2NH2NH4 4+ + + 2e + 2e-+ 2MnO+ 2MnO2 2MnMn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3H H2 2 O O 总反应总反应Zn+2NHZn+2NH4 4+ +2MnO+2MnO

6、2 2=Zn=Zn2+2+Mn+Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O2.碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池:活性物质为活性物质为KOH和淀粉糊和淀粉糊作电解质作电解质,还填有还填有MnO2 和炭黑和炭黑.电极反应式：电极反应式： 负极：负极： Zn - 2e- + 2OH- Zn(OH)2 正极：正极： 2MnO2 + 2e-+ 2H2O 2MnOOH + 2OH-总反应总反应: Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+ Zn(OH)2(1)AgZn电池电池:负极为负极为Zn,正极为正极为Ag2O,电解质电解质:KOH,特点特点:比能量大、电压稳定、储存时间长、适宜小比能

7、量大、电压稳定、储存时间长、适宜小 电流连续放电、便携等优点。电流连续放电、便携等优点。电极反应：电极反应：正极正极:Ag2O + H2O2e-2Ag + 2OH- ; 负极负极:Zn+2OH- 2e-ZnO +H2O;) 。 电池反应电池反应: Zn + Ag2O ZnO + 2Ag (2)Li电池电池:负极负极:Li,正极可以是正极可以是:CuO、FeS2 、MnO2 、C等等;无机溶剂亚硫酰氯无机溶剂亚硫酰氯 SOCl2 在炭极上发生还原在炭极上发生还原反应反应.电解液是由四氯铝化锂电解液是由四氯铝化锂 LiAlCl4 溶解于亚硫溶解于亚硫酰氯中组成酰氯中组成.它的总反应是锂与亚硫酰氯发

8、生反应它的总反应是锂与亚硫酰氯发生反应,生成氯化锂、亚硫酸锂和硫。生成氯化锂、亚硫酸锂和硫。 (-) 8Li8e-=8Li+ ; (+) 3SOCl2+8e- = 6Cl- +2S+SO32-总反应总反应：8Li3SOCl26LiClLi2SO32S铅蓄电池：铅蓄电池：其电池反应可以正向和其电池反应可以正向和逆向进行逆向进行.蓄电池放电时为自发电池蓄电池放电时为自发电池,充电时为电解池充电时为电解池.充电后电池容量得充电后电池容量得到恢复到恢复,充放电次数可达千百次充放电次数可达千百次. 二次电池二次电池电池电池特点特点: :比能量高、电压高、储存时间长、工作比能量高、电压高、储存时间长、工作

9、 温度宽等优点温度宽等优点. .142.二次电池（如蓄电池）二次电池（如蓄电池）: :充电后能继续使用充电后能继续使用银锌银锌纽纽扣电池扣电池铅蓄电池铅蓄电池1.1.放电时电极反应式放电时电极反应式: : 负极负极:Pb + SO42- -2e-PbSO4 正极：正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-PbSO4 + 2H2O 总反应：总反应：Pb + PbO2 + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O 2.(2.(充充放电放电) )可逆反应式可逆反应式:充电充电时电极反应式与放时电极反应式与放电时电极反应式相反电时电极反应式相反,所以可以把上述反应写成所以可以把上述反应写成一

10、个可逆反应式：一个可逆反应式： Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电放电充电充电 一种连续将燃料和氧一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化剂的化学能直接转换成电能的化学电池化学电池.电池的电极本身不包含电池的电极本身不包含活性物质活性物质,只是一个催化转化元件只是一个催化转化元件.工作时工作时,燃料和氧化剂连续地由外燃料和氧化剂连续地由外部供给部供给,在电极上不断地进行反应在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排除生成物不断地被排除,于是电池就于是电池就连续不断地提供电能连续不断地提供电能.清洁、能量清洁、能量转换率高的特点。转换率高的特点。燃料电池燃料电

11、池:173.燃料电池燃料电池常见的燃料电池有常见的燃料电池有氢氧燃料电池、甲氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、铝烷燃料电池、铝- -空空气燃料电池、熔融气燃料电池、熔融盐燃料电池等。盐燃料电池等。1.氢氧燃料电池氢氧燃料电池：一种高效低污染的新型一种高效低污染的新型电池。电池。A.酸性条件下工作原理：酸性条件下工作原理： 正极正极:O2 + 4H+ + 4e-2H2O ; 负极负极:2H2 - 4e-4H+ 总总(电池电池)反应：反应：2H2 + O22H2O B.碱性条件下工作原理：碱性条件下工作原理： 正极正极:O2 + 2H2O 4e-4OH- ; 负极负极:2H2+4OH- 4e-4H2O

12、总总(电池电池)反应：反应：2H2 + O22H2O2.其它燃料电池：其它燃料电池：是用金属铂片插入是用金属铂片插入KOH溶液作电极溶液作电极,又在两极上分别通甲又在两极上分别通甲烷烷 或其它烃或其它烃燃料燃料 和氧气和氧气 氧化剂氧化剂 。电极。电极反应式为：反应式为： 负极负极：CH410OH-8e CO32-7H2O； 正极正极：4H2O2O28e 8OH。 电池反应为：电池反应为：CH42O22KOH K2CO33H2O负极负极:Al-3eAl 3+ ; 正极正极:2H2O+O2+4 e 4OH 电池总反应式为：电池总反应式为：4Al3O2+6H2O4Al OH 33.铝铝空气燃料电池

13、空气燃料电池：已研制成功并已推广使用的已研制成功并已推广使用的铝铝空气燃料电池空气燃料电池,它的优点是：体积小、能量大、它的优点是：体积小、能量大、使用方便、不污染环境、耗能少。这种电池可代使用方便、不污染环境、耗能少。这种电池可代替汽油作为汽车的动力，还能用于收音机、照明替汽油作为汽车的动力，还能用于收音机、照明电源、野营炊具、野外作业工具等。电源、野营炊具、野外作业工具等。CuCAgNO3负极：负极： Cu - 2e- = Cu2+正极：正极： Ag+ + e- = Ag+总反应式：总反应式： 2Ag+ + Cu = 2Ag+ + Cu2+FeCH2O负极：负极：正极：正极：2Fe4e-

14、=2Fe2+O2+2H2O+4e- =4OH总反应：总反应：2Fe+2H2O+O2=Fe（OH）2钢铁的腐蚀钢铁的腐蚀1.析氢腐蚀析氢腐蚀（酸性较强的条件下的腐蚀）（酸性较强的条件下的腐蚀）负极：负极：正极：正极：Fe2e-=Fe2+2H+ 2e- =H22.吸氧腐蚀吸氧腐蚀（酸性较弱或中性条件下的腐蚀）（酸性较弱或中性条件下的腐蚀）负极：负极：正极：正极：2Fe4e- =2Fe2+O2+2H2O+4e- =4OH总反应：总反应：Fe+2H+=Fe2+H2总反应：总反应：2Fe+2H2O+O2=Fe（OH）24Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）32Fe（OH）3=Fe2O3+3H2

15、O氢氧化铁失去部分水生成铁锈氢氧化铁失去部分水生成铁锈Fe2O3XH2OMgAlNaOH2NaOH+2Al+2H2O=2NaAlO2+3H2 负极：OH-+Al-3e=AlO2-正极：2H2O+2e=H2 +2OH-FeMg浓HNO3负极：Mg - 2e- = Mg2+ 正极：4H+ +2NO3- +2e- =2NO2+2H2O总反应：Mg+4HNO3=Mg(NO3)2+2NO2+2H2O FeSiNaOH负极（Fe）：4H2O + 4e- = 2H2 + 4OH-正极（Si）：Si -4e- + 6OH- = SiO3 2- + 3H2O总反应： Si + H2O + 2OH- = SiO3 2- + 2H2FeMg稀HNO3负极：Mg-2e=Mg2+ 阳极：4H+NO3-+3e=2H2O+NO 电极总反应：3Mg+8H+2NO3-=3Mg2+4H2O+2NO