化學(xué)：《化學(xué)電源》課件22（11張PPT）（新人教版選修4）

,歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂,第二節(jié)化學(xué)電源,目標(biāo)：1.了解常見(jiàn)的化學(xué)電源的種類和工作原理，知道它們生產(chǎn)、生活與國(guó)防中的實(shí)際應(yīng)用；2.會(huì)寫常見(jiàn)化學(xué)電源的電極反應(yīng)式。重點(diǎn)：化學(xué)電源的工作原理難點(diǎn)：電極方程式的書寫,發(fā)明電池的故事,伏特是意大利帕維亞大學(xué)的研究電學(xué)的物理學(xué)家.有一天,伏特看了一位名叫加伐尼的解剖學(xué)家的一篇論文,說(shuō)動(dòng)物肌肉里貯存著電,可以用金屬接觸肌肉把電引出來(lái).看了這篇論文,伏特非常興奮,便決定親自來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn).他用許多只活青蛙反復(fù)實(shí)驗(yàn),終于發(fā)現(xiàn),實(shí)際情況并不像加伐尼所說(shuō)的那樣,而是兩種不同的金屬接觸產(chǎn)生的電流,才使蛙腿的肌肉充電而收縮.為了證明自己的發(fā)現(xiàn)是正確的,伏特決定更深入地了解電的來(lái)源。為了紀(jì)念他的貢獻(xiàn),人們把電壓的計(jì)量單位叫做伏特,簡(jiǎn)稱伏,符號(hào)V。比如我們手電筒里的電池的電壓是1.5伏特，我們家里的電燈的電壓是220伏特。,1.一次電池(干電池):活性物質(zhì)消耗到一定程度,就不能使用；2.二次電池(充電電池或蓄電池):放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生；3.燃料電池:一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。,化學(xué)電池的分類,衡量電池優(yōu)劣的指標(biāo),a.比能量:電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少,符號(hào)(Ah)/kg,(Ah)/Lb.比功率:電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小,符號(hào)W/kg,W/Lc.儲(chǔ)存時(shí)間:電池的儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短,1.普通鋅錳干電池:活性物質(zhì)為NH4Cl和淀粉糊作電解質(zhì),還填有MnO2和炭黑.電極反應(yīng)式：負(fù)極:Zn-2e-Zn2+正極:2NH4+2e-+2MnO2Mn2O3+2NH3H2O總反應(yīng)Zn+2NH4+2MnO2=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O2.堿性鋅錳干電池:活性物質(zhì)為KOH和淀粉糊作電解質(zhì),還填有MnO2和炭黑.電極反應(yīng)式：負(fù)極：Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2正極：2MnO2+2e-+2H2O2MnOOH+2OH-總反應(yīng):Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2,一次電池:,除特殊情況外,質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)的電池,更適合使用者的需要。,3.高能電池：,(1)AgZn電池:負(fù)極為Zn,正極為Ag2O,電解質(zhì):KOH,特點(diǎn):比能量大、電壓穩(wěn)定、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)、適宜小電流連續(xù)放電、便攜等優(yōu)點(diǎn)。電極反應(yīng)：正極:Ag2O+H2O2e-2Ag+2OH-;負(fù)極:Zn+2OH-2e-ZnO+H2O;)。電池反應(yīng):Zn+Ag2OZnO+2Ag(2)Li電池:負(fù)極:Li,正極可以是:CuO、FeS2、MnO2、C等;無(wú)機(jī)溶劑亞硫酰氯SOCl2在炭極上發(fā)生還原反應(yīng).電解液是由四氯鋁化鋰LiAlCl4溶解于亞硫酰氯中組成.它的總反應(yīng)是鋰與亞硫酰氯發(fā)生反應(yīng),生成氯化鋰、亞硫酸鋰和硫。(-)8Li8e-=8Li+;(+)3SOCl2+8e-=6Cl-+2S+SO32-總反應(yīng)：8Li3SOCl26LiClLi2SO32S,鉛蓄電池：其電池反應(yīng)可以正向和逆向進(jìn)行.蓄電池放電時(shí)為自發(fā)電池,充電時(shí)為電解池.充電后電池容量得到恢復(fù),充放電次數(shù)可達(dá)千百次.1.放電時(shí)電極反應(yīng)式:負(fù)極:Pb+SO42-2e-PbSO4正極：PbO2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2O總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O2.(充放電)可逆反應(yīng)式:充電時(shí)電極反應(yīng)式與放電時(shí)電極反應(yīng)式相反,所以可以把上述反應(yīng)寫成一個(gè)可逆反應(yīng)式：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,二次電池,電池特點(diǎn):比能量高、電壓高、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)、工作溫度寬等優(yōu)點(diǎn)(p76表1-1).,1.氫氧燃料電池：一種高效低污染的新型電池。A.酸性條件下工作原理：正極:O2+4H+4e-2H2O;負(fù)極:2H2-4e-4H+總(電池)反應(yīng)：2H2+O22H2OB.堿性條件下工作原理：正極:O2+2H2O4e-4OH-;負(fù)極:2H2+4OH-4e-4H2O總(電池)反應(yīng)：2H2+O22H2O,一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池.電池的電極本身不包含活性物質(zhì),只是一個(gè)催化轉(zhuǎn)化元件.工作時(shí),燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給,在電極上不斷地進(jìn)行反應(yīng),生成物不斷地被排除,于是電池就連續(xù)不斷地提供電能.清潔、能量轉(zhuǎn)換率高的特點(diǎn)。,燃料電池:,2.其它燃料電池：是用金屬鉑片插入KOH溶液作電極,又在兩極上分別通甲烷或其它烴燃料和氧氣氧化劑。電極反應(yīng)式為：負(fù)極：CH410OH-8eCO32-7H2O；正極：4H2O2O28e8OH。電池反應(yīng)為：CH42O22KOHK2CO33H2O,負(fù)極:Al-3eAl3+;正極:2H2O+O2+4e4OH電池總反應(yīng)式為：4Al3O2+6H2O4AlOH3,3.鋁空氣燃料電池：已研制成功并已推廣使用的鋁空氣燃料電池,它的優(yōu)點(diǎn)是：體積小、能量大、使用方便、不污染環(huán)境、耗能少。這種電池可代替汽油作為汽車的動(dòng)力，還能用于收音機(jī)、照明電源、野營(yíng)炊具、野外作業(yè)工具等。,1.氫鎳電池是近年開(kāi)發(fā)出來(lái)的可充電電池,它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是根據(jù)此反應(yīng)式判斷,下列敘述中正確的是.()A.電池放電時(shí),電池負(fù)極周圍溶液的pH值不斷增大B.電池放電時(shí),鎳元素被氧化C.電池充電時(shí),氫元素被還原D.電池放電時(shí),H2是負(fù)極,放電時(shí)該裝置作為原電池，氫元素由0價(jià)升高為+1價(jià)，H2是負(fù)極，H原子失電子變成H+離子，負(fù)極周圍溶液的pH不斷減小。鎳元素由+3價(jià)降低為+2價(jià)，鎳元素被還原。因此A、B不正確，。充電時(shí)該裝置作為電解池，氫元素由+1價(jià)降低為0價(jià)，氫元素被還原。C、D正確,練習(xí):,2.實(shí)驗(yàn)室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取氯氣,已知鉛蓄電池放電時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：負(fù)極：Pb+SO42-2e-PbSO4正極:PbO2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2O今若制得Cl20.050mol,這時(shí)電池內(nèi)消耗n(H2SO4)至少是()A.0.025molB.0.050molC.0.10molD.0.20mol,鉛蓄電池的總反應(yīng)式為：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。電解NaCl飽和溶液時(shí)，電路上有2mol電子通過(guò)時(shí)消耗2mol的H2SO4，此時(shí)在陽(yáng)極應(yīng)產(chǎn)生1molCl2。若要制得0.050molCl2，需消耗H2SO4為0.10mol,即C正確。,3.(2000年全國(guó)高考理綜題)熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì),CO為陽(yáng)極燃?xì)?空氣與CO2的混合氣體為陰極助燃?xì)猓频迷?50下工作的燃料電池,完成有關(guān)的電池反應(yīng)式:陽(yáng)極反應(yīng)式：2CO+2CO32-4e-=4CO2陰極反應(yīng)式：_，電池總反應(yīng)式：_。,解析：作為燃料電池,總的效果就是把燃料進(jìn)行燃燒.本題中CO為還原劑,空氣中O2為氧化劑,電池總反應(yīng)式為：2CO+O2=2CO2。用總反應(yīng)式減去電池負(fù)極(即題目指的陽(yáng)極)反應(yīng)式,就可得到電池正極(即題目指的陰極)反應(yīng)式：O2+2CO2+4e-=2CO32-,O2+2CO2+4e-=2CO32-,2CO+O2=2CO2,解析:KOH電解液,總反應(yīng)負(fù)極反應(yīng),得正極反應(yīng)：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq).電子由Zn負(fù)極通過(guò)外電路到正極.1molZn失2mol電子,外電路中每通過(guò)O.2mol電子,Zn的質(zhì)量理論上減小6.5g.故答案為C項(xiàng)。,4.(2004年江蘇高考化學(xué)題)堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn),因而得到廣泛應(yīng)用.鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液,電池總反應(yīng)式為：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.電池工作時(shí),鋅失去電子B.電池正極電極反應(yīng)為：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)C.電池工作時(shí),電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極D.外電路每通過(guò)0.2mole-,理論上減小鋅的質(zhì)量6.5g,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,