人教版高中化學(xué)選修4-4.2《化學(xué)電源》參考課件3

1、第四章第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)第二節(jié) 化學(xué)電源化學(xué)電源發(fā)明電池的故事發(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。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，說動物肌肉里貯存著電，可以用金屬接觸一篇論文，說動物肌肉里貯存著電，可以用金屬接觸肌肉把電引出來。看了這篇論文，伏特非常興奮，便肌肉把電引出來?？戳诉@篇論文，伏特非常興奮，便決定親自來做這個實驗。他用許多只活青蛙反復(fù)實驗，決定親自來做這個實驗。他用許多只活青蛙反復(fù)實驗，終于發(fā)現(xiàn)，實際情況并不像加伐尼所說的那樣，而是終于發(fā)

2、現(xiàn)，實際情況并不像加伐尼所說的那樣，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源。更深入地了解電的來源。 一天，他拿出一塊錫片和一枚銀幣，把這兩種金屬放在一天，他拿出一塊錫片和一枚銀幣，把這兩種金屬放在自己的舌頭上，然后叫助手將金屬導(dǎo)線把它們連接起來，自己的舌頭上，然后叫助手將金屬導(dǎo)線把它們連接起來，剎時，他感到滿嘴的酸味兒。剎時，他感到滿嘴的酸味兒。 接著，他將銀幣和錫片交換了位置，當(dāng)助手將金屬導(dǎo)線接著，他將銀幣和錫片交換了位置，

3、當(dāng)助手將金屬導(dǎo)線接通的一瞬間，伏特感到滿嘴的咸味。接通的一瞬間，伏特感到滿嘴的咸味。 這些實驗證明，兩種金屬在一定的條件下就能產(chǎn)生電流。這些實驗證明，兩種金屬在一定的條件下就能產(chǎn)生電流。伏特想，只要能把這種電流引出來，就能大有作用。伏特想，只要能把這種電流引出來，就能大有作用。 伏特經(jīng)過反復(fù)實驗，終于發(fā)明了被后人稱做伏特經(jīng)過反復(fù)實驗，終于發(fā)明了被后人稱做“伏特電堆伏特電堆”的電池，這就是在銅板和鋅板中間夾上卡紙和用鹽水浸過的電池，這就是在銅板和鋅板中間夾上卡紙和用鹽水浸過的布片，一層一層堆起來的蓄電池。這種電池，今天仍然的布片，一層一層堆起來的蓄電池。這種電池，今天仍然在使用著在使用著發(fā)明電池

4、的故事發(fā)明電池的故事 為了紀(jì)念他的貢獻(xiàn)，人們?yōu)榱思o(jì)念他的貢獻(xiàn)，人們把電壓把電壓的計量單位叫做伏特，簡稱伏，符號的計量單位叫做伏特，簡稱伏，符號V V。比如我們手電筒里的電池的電壓。比如我們手電筒里的電池的電壓是是1.51.5伏特，我們家里的電燈的電壓伏特，我們家里的電燈的電壓是是220220伏特。伏特。 學(xué)與問學(xué)與問在日常生活和學(xué)習(xí)中，你用過哪些電池，在日常生活和學(xué)習(xí)中，你用過哪些電池，你知道電池的其它應(yīng)用嗎？你知道電池的其它應(yīng)用嗎？ 電池電池化學(xué)電池化學(xué)電池太陽能電池太陽能電池原子能電池原子能電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的裝置

5、將放射性同位素自然衰變時產(chǎn)生的熱能將放射性同位素自然衰變時產(chǎn)生的熱能通過熱能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置通過熱能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置化學(xué)電池化學(xué)電池一次電池一次電池二次電池二次電池燃料電池燃料電池定義定義例子例子電池中電池中的電解質(zhì)溶液制的電解質(zhì)溶液制成膠體，不流動，成膠體，不流動，故稱干電池故稱干電池如：普通鋅錳電池、如：普通鋅錳電池、堿性鋅錳電池、鋅堿性鋅錳電池、鋅銀紐扣電池銀紐扣電池、化學(xué)電池分類、化學(xué)電池分類電池中的反應(yīng)物電池中的反應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行一次氧化質(zhì)進(jìn)行一次氧化還原反應(yīng)并放電還原反應(yīng)并放電之后，就不能再之后，就不能再次利用次利用又稱充電電池或又稱充電電池或蓄電蓄電池池在放電后經(jīng)充電可在放

6、電后經(jīng)充電可使電池中的活性物質(zhì)使電池中的活性物質(zhì)獲得重生，恢復(fù)工作獲得重生，恢復(fù)工作能力，可多次重復(fù)使能力，可多次重復(fù)使用用是一種連續(xù)地將燃料是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的化學(xué)接轉(zhuǎn)化成電能的化學(xué)電源，又稱連續(xù)電電源，又稱連續(xù)電池池干電池：干電池：鉛蓄電池、鉛蓄電池、鋅銀蓄電池、鋅銀蓄電池、鎳鎘電池、鎳鎘電池、鋰離子電池鋰離子電池氫氣、甲醇、天然氫氣、甲醇、天然氣、煤氣與氧氣組氣、煤氣與氧氣組成燃料電池。成燃料電池。一、化學(xué)電池一、化學(xué)電池小型高性能小型高性能燃料電池燃料電池 、化學(xué)電池優(yōu)點、化學(xué)電池優(yōu)點（）能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。（）能量轉(zhuǎn)換效率高，

7、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（）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。電池和電池組，使用方便。（）易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。（）易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。、判斷電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)判斷電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn) （）比能量（）比能量 符號符號(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（）比功率符號是符號是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指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小（3）電池的儲存時間的長短）電池的儲存時間的長短除特殊情況外，質(zhì)量輕、

8、體積小而輸出電能多、除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲存時間長的電池，其質(zhì)量好。功率大、儲存時間長的電池，其質(zhì)量好。二、一次電池二、一次電池普通鋅錳干電池：普通鋅錳干電池：活性物質(zhì)為活性物質(zhì)為NHNH4 4ClCl和淀粉糊作電和淀粉糊作電解質(zhì)，還填有解質(zhì)，還填有MnOMnO2 2 和炭黑。電極反應(yīng)式：和炭黑。電極反應(yīng)式：負(fù)負(fù) 極：極：Zn - 2eZn - 2eZnZn2+2+正正 極：極：2NH2NH4 4+ + + 2e + 2e+2MnO+2MnO2 2 MnMn2 2O O3 3+ 2NH+ 2NH3 3 H H2 2O O總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn + 2NHZn + 2

9、NH4 4+ + +2MnO +2MnO2 2 ZnZn2+2+ +Mn +Mn2 2O O3 3+ 2NH+ 2NH3 3 H H2 2O O 優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。 缺點：放電時間短，電壓下降快。缺點：放電時間短，電壓下降快。堿性鋅錳干電池：堿性鋅錳干電池：活性物質(zhì)為活性物質(zhì)為KOHKOH和淀粉糊作電解質(zhì)，還填和淀粉糊作電解質(zhì)，還填有有MnOMnO2 2 和炭黑。電極反應(yīng)式：和炭黑。電極反應(yīng)式：負(fù)負(fù) 極：極：Zn - 2eZn - 2e + 2OH+ 2OH- - Zn(OH)Zn(OH)2 2正正 極：極：2MnO2MnO2 2 + 2e + 2e+ 2H+

10、 2H2 2O O 2MnOOH + 2OH2MnOOH + 2OH- -總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn + 2MnOZn + 2MnO2 2 + 2H + 2H2 2O O 2MnOOH + Zn(OH)2MnOOH + Zn(OH)2 2優(yōu)點：優(yōu)點：電流穩(wěn)定，放電容量、時間增大幾倍，電流穩(wěn)定，放電容量、時間增大幾倍， 不會氣漲或漏液。不會氣漲或漏液。缺點：缺點：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴。多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴。銀鋅電池銀鋅電池總反應(yīng)式總反應(yīng)式: : ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式: 負(fù)極負(fù)極: Zn2OH-2e-Zn(OH)2 正極正極: Ag2

11、OH2O2e-2Ag2OH-電解液電解液: KOH溶液溶液 這種電池比能量大、電壓穩(wěn)定，儲存時間長，適這種電池比能量大、電壓穩(wěn)定，儲存時間長，適宜小電流連續(xù)放電，常制成紐扣式電池，廣泛用于電宜小電流連續(xù)放電，常制成紐扣式電池，廣泛用于電子手表、照相機(jī)、計算器和其他微型電子儀器。子手表、照相機(jī)、計算器和其他微型電子儀器。鋰電池鋰電池鋰亞硫酰氯電池鋰亞硫酰氯電池(Li-SOCl(Li-SOCl2 2) )：8Li+3SOCl8Li+3SOCl2 2=6LiCl+Li=6LiCl+Li2 2SOSO3 3+2S+2S負(fù)極：負(fù)極： ；正極：；正極： 。用途：質(zhì)輕、高能用途：質(zhì)輕、高能( (比能量高比能

12、量高) )、高工作效率、高穩(wěn)定電壓、高工作效率、高穩(wěn)定電壓、工作溫度寬、高使用壽命，廣泛應(yīng)用于軍事和航空領(lǐng)域。工作溫度寬、高使用壽命，廣泛應(yīng)用于軍事和航空領(lǐng)域。8Li-8e8Li-8e- -=8Li=8Li+ +3SOCl3SOCl2 2+8e+8e- -=6Cl=6Cl- -+SO+SO3 32-2-+2S+2S三、二次電池三、二次電池鉛蓄電池：鉛蓄電池：其電池反應(yīng)可以正向和逆向進(jìn)行蓄電其電池反應(yīng)可以正向和逆向進(jìn)行蓄電池放電時為自發(fā)電池，充電時為電解池充電后電池放電時為自發(fā)電池，充電時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)千百次池容量得到恢復(fù)，充放電次數(shù)可達(dá)千百次 。放電時。放電時電

13、極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式：負(fù)負(fù) 極：極：Pb + SOPb + SO4 42-2- -2e -2e- -PbSOPbSO4 4正正 極：極：PbOPbO2 2 + 4H + 4H+ + + SO + SO4 42-2- + 2e + 2e- -PbSOPbSO4 4 + 2H + 2H2 2O O總反應(yīng)：總反應(yīng)：Pb + PbOPb + PbO2 2 + 2H + 2H2 2SOSO4 42PbSO2PbSO4 4 + 2H + 2H2 2O O充電充電時電極反應(yīng)式與放電時電極反應(yīng)式相反，所時電極反應(yīng)式與放電時電極反應(yīng)式相反，所以可以把上述反應(yīng)寫成一個可逆反應(yīng)式：以可以把上述反應(yīng)寫成一個可逆反應(yīng)式

14、： Pb + PbOPb + PbO2 2 + 2H + 2H2 2SOSO4 4 2PbSO2PbSO4 4 + 2H + 2H2 2O O放電放電充電充電優(yōu)點：優(yōu)點： 可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉。全可靠、價格低廉。缺點：缺點： 比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境。比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境。四、燃料電池四、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。能的化學(xué)電池。電池的電極本身不包含活性物質(zhì)，電池的電極本身不包含活性物質(zhì)，只是一個催化轉(zhuǎn)化元件。只是一個催化轉(zhuǎn)化元件。

15、工作時，燃料和氧化劑工作時，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)，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。供電能。清潔、能量轉(zhuǎn)換率高的特點。燃料電池燃料電池氫氧燃料電池：氫氧燃料電池：一種高效低污染的新型電池一種高效低污染的新型電池 負(fù)負(fù) 極：極：2H2H2 2 - 4e - 4e- -4H4H+ + 正正 極：極：O O2 2 + 4H + 4H+ + + 4e + 4e- -2H2H2 2O O 總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2H2 2 + O + O2 22H2H

16、2 2O O酸性電解質(zhì)：酸性電解質(zhì)：堿性電解質(zhì)堿性電解質(zhì): : 負(fù)負(fù) 極極: 2H: 2H2 2- 4e- 4e- -+ 4OH+ 4OH- - =4H=4H2 2O O 正正 極極: O: O2 2+ 2H+ 2H2 2O+ 4eO+ 4e- - = 4OH= 4OH- - 總反應(yīng)總反應(yīng): 2H: 2H2 2+ O+ O2 2 = 2H= 2H2 2O O中性電解質(zhì)中性電解質(zhì): : 負(fù)負(fù) 極極: 2H: 2H2 2- 4e- 4e- - =4H=4H+ + 正正 極極: O: O2 2+ 2H+ 2H2 2O+ 4eO+ 4e- - = 4OH= 4OH- - 總反應(yīng)總反應(yīng): 2H: 2H2 2+ O+ O2 2 = 2H= 2H2 2O O電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液：KOHKOH負(fù)極：負(fù)極：CHCH4 4+10 OH+10 OH- -8e8e- - = CO = CO3 32-2-+7H+7H2 2O O正極：正極：2O2O2 2 + 4H + 4H2 2O + 8eO + 8e- - = 8OH = 8OH- -甲烷燃料電池。甲烷燃料電池。CHCH4 4 +2O +2O2 2+2OH+2OH- - = CO = CO3 32-2- + 2H + 2H