發(fā)展中的化學(xué)電源-ppt

《發(fā)展中的化學(xué)電源-ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《發(fā)展中的化學(xué)電源-ppt（35頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,第二節(jié) 化學(xué)電源,發(fā)展中的化學(xué)能源,（第二課時(shí)）,原 電 池 原 理,A,Zn,Cu,SO,4,2,H,+,H,+,電極反應(yīng)式：,負(fù)極：,Zn,片：,Zn,2e,-,=Zn,2+,（氧化反應(yīng)）,正極：,Cu,片：,2H,+,+2e,-,=H,2,（還原反應(yīng)）,電極反應(yīng)總式：,Zn+2H,+,=Zn,2+,+H,2,外電路：,電子由負(fù)極

2、流向正極，電流由正極流向負(fù)極,內(nèi)電路：,陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離 子移向正極，電流由負(fù)極流向正極,e,電荷流向電流流向：,負(fù)極,正極,原電池電極名稱的確定方法,根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。,通常是活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬、碳棒、化合物是正極。,根據(jù)電極反應(yīng)的本身確定。,失電子的反應(yīng)氧化反應(yīng)負(fù)極,得電子的反應(yīng)還原反應(yīng)正極,根據(jù)電子或電流流動(dòng)方向（外電路）：,電子從負(fù)極流出,沿導(dǎo)線,流入正極,電流從正極流出,沿導(dǎo)線,流入負(fù)極,e,e,根據(jù)離子的定向移動(dòng)（內(nèi)電路）,陽(yáng)離子向正極移動(dòng),陰離子向負(fù)極移動(dòng),根據(jù)離子方程式判斷,Fe+2H,+,=Fe,2+,+H,2,（負(fù)極）,（在正極）,練習(xí)：銀鋅電池是廣泛用作

3、各種電子儀器的電源，它的反應(yīng)可表示為：,Ag,2,O+Zn+H,2,O,2Ag+2Zn(OH),2,請(qǐng)判斷此電池中，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（）,A.Ag B.Zn(OH),2,C.Ag,2,O D.Zn,D,請(qǐng)結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：,Fe+Cu,2+,=Cu+Fe,2+,設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。,1,、電解液：,。,2,、電極材,料：,正極,，負(fù)極,。,3,、,電極反應(yīng)式,：,負(fù)極,:,.,正極,:,.,1,、電解液：,硫酸銅、氯化銅、硝酸銅等可溶性銅鹽溶液,2,、電極材料：,負(fù)極：鐵，,正極：銅、石墨或比鐵不活潑的其他金屬,拓 展：,Fe,2e,-,=Fe,2+,Cu,2+,+2e

4、,-,=Cu,思 考 題,請(qǐng)根據(jù)反應(yīng),2Fe,3+,+Fe,=3 Fe,2+,設(shè)計(jì)原電池，你有哪些可行方案,?,Fe-Cu FeCl,3,Fe-C Fe(NO,3,),3,Fe-Ag Fe(SO,4,),3,A,B,C,E,F,M,N,1.,下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？,O,V,X,V,V,X,X,X,V,2.,把,a,、,b,、,c,、,d,四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若,a,、,b,相連時(shí)，,a,為負(fù)極；,c,、,d,相連時(shí)，電流由,d,到,c,；,a,、,c,相連時(shí)，,c,極上產(chǎn)生大量氣泡，,b,、,d,相連時(shí)，,b,上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱

5、的為,(),A,a b c d B,a c d b,C,c a b.d D,b d c a,B,3,、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入,CuSO,4,溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是,(,D,),A.,鐵圈和銀圈左右搖擺不定,B.,保持平衡狀態(tài),C.,鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜,D.,銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜,鋰電池,干電池,疊層電池,紐扣電池,各類電池,一，常見(jiàn)的各類電池,二：化學(xué)電池,1),概念,:,將化學(xué)能變成電能的裝置,2),分類,:,一次電池又稱不可充電電池,如：干電池,二次電池又稱充電電池,蓄電池,燃料電池,3),優(yōu)點(diǎn),:

6、,4),電池優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn),:,能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。,可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。,易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。,比能量,符號(hào),(Ah/kg),，,(Ah/L),指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少,比功率,符號(hào)是,W/kg,，,W/L),指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小,比時(shí)間,-,電池的儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短,負(fù)極（鋅筒）：,Zn-2e,-,=Zn,2+,正極（石墨）：,2MnO,2,+2NH,4,+,+2e,-,=Mn,2,O,3,+2NH,3,+H,2,O,總反應(yīng)：,Zn+2MnO,2,+2NH,4,+,=Zn,2+,+Mn,2,O

7、,3,+2NH,3,+H,2,O,1.,干電池,Zn-Mn,普通干電池,二、發(fā)展中的化學(xué)電源,鋅錳堿性電池是一種新型的干電池。,正極材料為,MnO,2,負(fù)極材料為,Zn,，,還原產(chǎn)物為,MnOOH,電解質(zhì)是,KOH,溶液，,總：,Zn+2MnO,2,+2H,2,O=Zn(OH),2,+2MnOOH,請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式并分析其工作原理。,負(fù)極：Zn+2OH,2e,-,=Zn(OH),2,正極：2MnO,2,+2H,2,O +2 e,-,=2MnO（OH）,+2OH,總反應(yīng)：Zn+2MnO,2,+2H,2,O=Zn(OH),2,+2MnO,(,OH,),堿性,Zn-Mn,干電池,2.,充電電池,鉛蓄

8、電池結(jié)構(gòu),充電電池又稱二次電池，它在放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)又逆向進(jìn)行，使生成物恢復(fù)原狀，如此充放電可循環(huán)進(jìn)行，至一定周期后終止。,汽車用蓄電池,（,1,）鉛蓄電池,（,1,）電極材料及原料,（,2,）電解質(zhì)溶液：,（,3,）電極反應(yīng)式：,正極：,PbO,2,負(fù)極：,Pb,H,2,SO,4,溶液,負(fù)極（,Pb,）,:,Pb-2e,-,+SO,4,2,-,=PbSO,4,Pb+PbO,2,+2H,2,SO,4,=2PbSO,4,+2H,2,O,正極（,PbO,2,）,:,PbO,2,+4H,+,+SO,4,2,-,+2e,-,=PbSO,4,+2H,2,O,總反應(yīng)：,（,2,）鎳鎘堿

9、性蓄電池,P,43,（,3,）新一代可充電的綠色電池,鋰離子電池,特點(diǎn)：高能電池，電壓高，質(zhì)量輕，貯存時(shí)間長(zhǎng)等。,用途：電腦、手表、心臟起搏器等。,把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換器”,優(yōu)點(diǎn)：效率高、無(wú)污染，裝置可持續(xù)使用,燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時(shí)，不斷從外界輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池,3.,新型燃料電池,（1）氫氧燃料電池,氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：兩個(gè)電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。堿性介質(zhì),氫氧燃料電池結(jié)構(gòu),氫氧燃 料 電 池,2H,2,-4e,-,=4H,+,O,2

10、,+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,-,怎樣書寫燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式？,書寫步驟,：（,1,）,寫出燃燒反應(yīng)，根據(jù)電解液改寫燃料電池總反應(yīng)；,（,2,）寫出正極的電極反應(yīng)式,(,一般較簡(jiǎn)單,);,（,3,）由燃料電池總反應(yīng)減去正極的電極反應(yīng)式得負(fù)極的電極反應(yīng)式。,正極反應(yīng)一般為,酸性介質(zhì),堿性介質(zhì),O,2,+4H,+,+4e,=2H,2,O,O,2,+2H,2,O+4e,=4OH,-,（2）CH,4,燃

11、料電池（堿性介質(zhì)）,CH,4,+2OH,-,+2O,2,=CO,3,2-,+3H,2,O,2O,2,+4H,2,O+8e,=8OH,-,CH,4,+10OH,-,-8e,=CO,3,2-,+7H,2,O,1.燃燒總化學(xué)反應(yīng)：,2.,燃料電池總反應(yīng)：,3.正極：,4.負(fù)極：,CH,4,+2O,2,CO,2,+2H,2,O,CH,4,燃料電池（,酸性介質(zhì)）,1、燃料電池總反應(yīng)：,CH,4,+2O,2,=CO,2,+2H,2,O,2、正極反應(yīng)：,O,2,+4H,+,+4e,-,=2H,2,O,3、負(fù)極反應(yīng)：,-2，得：,CH,4,-8e,-,+2H,2,O=CO,2,+8H,+,（3）甲醇燃料電池,

12、（酸性介質(zhì)）,總反應(yīng):,2CH,3,O,H,+3O,2,=2CO,2,+4H,2,O,正極,的電極反應(yīng)式為,：,3O,2,+12e,-,+12H,+,=6H,2,O,負(fù)極,的電極反應(yīng)式為,：,2CH,3,O,H,-12e,-,+2H,2,O=12H,+,+2CO,2,甲醇燃料電池（堿性介質(zhì)）,總反應(yīng)式：,2CH,3,O,H,+3O,2,+4OH,-,=2 CO,3,2-,+6H,2,O,正極,的電極反應(yīng)式為,：,3O,2,+12e,-,+6H,2,0=12OH,-,負(fù)極,的電極反應(yīng)式為,：,2CH,3,O,H,-12e,-,+16OH,-,=2CO,3,2-,+12H,2,O,（,4,）海水電

13、池,1991,年，我國(guó)首創(chuàng)以,鋁,-,空氣,-,海水,為能源的新型電池，用作航海標(biāo)志燈。該電池以取之不的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。這種海水電池的能量比“干電池”高,20,50,倍。電極反應(yīng)式為：,4Al-12e,-,=4Al,3+,3O,2,+6H,2,O+12e,-,=12 OH,-,4Al+3O,2,+6H,2,O=4Al(OH),3,負(fù)極：,正極：,電池總反應(yīng)：,NaOH,溶液,Al,Mg,負(fù)極：,2Al+8OH,6e,-,=2AlO,2,-,+4H,2,O,正極：,6H,2,O+6e,-,=3H,2,+6OH,-,2Al+2OH,-,+2H,2,O=2AlO,

14、2,-,+3H,2,電池反應(yīng)式：,補(bǔ)充：,電池的發(fā)展方向,光電池使用方便,特別是近年來(lái) 微小型半導(dǎo)體逆變器迅速發(fā)展,促使其應(yīng)用更加快捷。美、日、歐和發(fā)展中國(guó)家都制定出龐大的 光伏技術(shù)發(fā)展計(jì)劃,開(kāi)發(fā)方向是大幅度提高光電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性,降低成本,不斷擴(kuò)大產(chǎn) 業(yè)。目前已有,80,多個(gè)國(guó)家和地區(qū)形成商業(yè)化,半商業(yè)化生產(chǎn)能力,年均增長(zhǎng)達(dá),16,市場(chǎng)開(kāi)拓從 空間轉(zhuǎn)向地面系統(tǒng)應(yīng)用。,減 少 污 染,節(jié) 約 資 源,判斷右邊原電池的正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。,Cu,C,FeCl,3,溶液,負(fù)極：,Cu,失電子,Cu,-,2e,-,=,Cu,2+,正極：,Fe,3+,得電子,2Fe,3+,+,2e,-,=

15、,2Fe,2+,A,Cu+2FeCl,3,=CuCl,2,+2FeCl,2,先寫出總反應(yīng)：,即 負(fù)極與電解質(zhì)溶液反應(yīng),拆成離子方程式：,Cu,+,2Fe,3,=,Cu,2,+,2Fe,2,根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極,三、電極方程式的書寫,1.,簡(jiǎn)單原電池電極方程式的寫法,請(qǐng)寫出,右邊原電池的,電極,方程式。,總反應(yīng)方程式：,負(fù)極：,Al,，失,e,-,2Al -6e,2,Al,3+,2Al,3+,+8OH,-,=2AlO,2,-,+4H,2,O,負(fù)極總反應(yīng)：,2Al+8OH,-,6e,2AlO,2,-,+4H,2,O,正極：總反應(yīng)負(fù)極反應(yīng),6H,2,O,6e,6OH,3H,2,Mg Al,NaO

16、H,溶液,A,拆成離子方程式：,2Al,+,2OH,+,2H,2,O,=,2AlO,2,+,3H,2,根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極,2Al,+,2NaOH,+,2H,2,O,=,2NaAlO,2,+,3H,2,2.,燃料電池電極方程式的寫法,總反應(yīng)：實(shí)際上就是燃料的完全燃燒。,負(fù)極（通入燃料）：為燃料失去電子的氧化反應(yīng)，,正極（通入氧化劑）：為氧化劑得到電子的還原反應(yīng)。,以,Pt,為電極，電解質(zhì)溶液為,KOH,溶液的氫氧燃料電池為例,負(fù)極總反應(yīng),:2H,2,-4e,-,+4OH,-,4H,2,O,正極,:,總反應(yīng)負(fù)極反應(yīng),總反應(yīng)：,2H,2,+O,2,2H,2,O,負(fù)極,:H,2,失,e,4H,+,+4OH,-,4H,2,O,2H,2,-4e,-,4 H,O,2,+2H,2,O+4e,-,4OH,-,3.,復(fù)雜原電池電極方程式的書寫,方法點(diǎn)撥：寫電極方程式的時(shí)候，要根據(jù),“,得電子顯負(fù)電；失電子顯正電,”,的原則，,利用,“,電荷守恒,”,，通過(guò)巧用,H,、,OH,和水寫出電極方程式,Pb,PbO,2,2H,2,SO,4,2PbSO,4,2H,2,O,練習(xí)：寫出鉛酸蓄電池的電極反應(yīng)：,Pb