第4章 (1-2)第2节 化学电源课件

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1、第四章电化学基础第二节化学电源1.了解化学电源的优点及在各方面的应用。2.认识一次电池、二次电池和燃料电池的构造及工作原理。3.了解废旧电池对环境的危害，树立环保意识。学习目标：【自学思考】①日常生活中你了解的电池有哪些？什么是化学电池？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？③化学电池与其他能源相比有哪些优点？④判断电池的优劣标准主要是什么？阅读教材P74后思考：一、化学电池1)概念:将化学能变成电能的装置2)分类:①一次电池又称不可充电电池——如：干电池②二次电池又称充电电池——蓄电池③燃料电池

2、3)优点:4)电池优劣的判断标准:①能量转换效率高，供能稳定可靠。②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。③易维护，可在各种环境下工作。①比能量指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少②比功率指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小③电池的储存时间的长短锂电池干电池叠层电池纽扣电池各类电池各类电池空气电池小型高性能燃料电池那么，你还知道哪些化学电源呢？它们的工作原理是什么呢？二、电极反应式的书写1、据总反应：根据化合价升降找氧化剂和还原剂判断正负极反应氧化剂还原剂+=还原产物+氧化产物升失氧氧

3、负极反应降得还还正极反应2、拆写为电极反应：负极反应：还原剂=氧化产物-ne-氧化剂+还原产物ne-=正极反应：例：Cu+2Fe3＋=Cu2＋+2Fe2＋负极：Cu-2e-=Cu2+正极：2Fe3++2e-=2Fe2+碱性锌锰电池构造示意图碱性电池正极(MnO2)：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-(1)碱性锌锰电池三、常见的化学电源1、干电池(一次电池)电解质：KOH负极(Zn)：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2(2)锌银电池—纽

4、扣电池电解质：KOH正极(Ag2O)：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-负极(Zn)：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2电池总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag(3)锂电池锂电池是新一代高能电池，目前已研究成功多种锂电池，其中用廉价的r-MnO2作正极活性材料，电解液是LiClO4溶于碳酸丙烯（简称PC）和二甲基氧乙烷（简称DMF）的混合溶剂中，浓度为1mol/L，其浓度比是PC：DME=1:1，电池反应为：负极的反应：Li-e-=Li+正极的反应：Li++MnO2+e-=LiMnO2电池总反

5、应：Li+MnO2=LiMnO2铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池……铅蓄电池(1)正负极材料正极：PbO2负极：Pb(2)工作机制电解质：H2SO4溶液铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程2.二次电池放电过程总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2OPb(s)+SO42--2e-=PbSO4(s)正极：PbO2(s)+4H++SO42-+2e-=2PbSO4(s)+2H2O(氧化反应)(还原反应)负极：①放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程Pb(

6、s)+PbO2(s)+2H2SO42PbSO4(s)+2H2O(l)②充电过程PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-还原反应阴极：阳极：2PbSO4(s)+2H2O-2e-=PbO2(s)+H++SO42-氧化反应接电源负极接电源正极充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：放电充电(3)优缺点简析缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：可重复使用、电压稳定、使用方便安全可靠、价格低廉3、燃料电池负极(Pt)：2H2-4e-=4H+正极(

7、Pt)：O2+4H++4e-=2H2O电池总反应：2H2+O2=2H2O（1）氢氧燃料电池①酸性介质②碱性介质负极(Pt)：2H2-4e-+4OH-=4H2O正极(Pt)：O2+2H2O+4e-=4OH-电池总反应：2H2+O2=2H2O溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。（2）甲烷燃料电池正极：2O2+8H++8e-＝4H2O总反应式为：CH4+2O2＝CO2+2H2O①酸性电池负极：CH4+2H2O-8e-＝CO2+8H+②碱性电池CH4+2O2＝CO2+2H2O

8、CO2+2OH-＝CO32-+2H2O电池总反应式为：CH4+2O2+2OH-＝CO32-+3H2O甲醇、乙醇燃料电池负极：CH4+10OH--8e-＝CO32-+7H2O正极：2O2+4H2O+8e-＝8OH-铝-空气-海水电池1991年，我国首创，用作海上标志灯。以海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断