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文檔簡介
1、1 1、知道日常生活中常用的化學電源、知道日常生活中常用的化學電源 和新型化學電池;和新型化學電池;2 2、了解一次電池、二次電池、燃料、了解一次電池、二次電池、燃料 電池等幾類化學電池;電池等幾類化學電池;3 3、掌握化學電池的構成,電極反、掌握化學電池的構成,電極反 應式及總反應式的書寫。應式及總反應式的書寫。在日常生活和學習中,你知道哪些電池?在日常生活和學習中,你知道哪些電池?用于用于“神六神六”的太陽能電池的太陽能電池筆記本電腦專用電池筆記本電腦專用電池手機專用電池手機專用電池攝像機專用電池攝像機專用電池普通鋅錳電池普通鋅錳電池堿性電池堿性電池 鎳鎳鎘鎘電電池池小型高性能燃料電池小型
2、高性能燃料電池 鎳氫電池鎳氫電池 紐扣電池紐扣電池電電池池化學電池化學電池太陽能電池太陽能電池原子能電池原子能電池電池的簡單分類電池的簡單分類(閱讀教材(閱讀教材P74)2 2、化學電池與其它能源相比有哪些優點?、化學電池與其它能源相比有哪些優點?3 3、判斷電池的優劣標準主要是什么?、判斷電池的優劣標準主要是什么?4 4、目前化學電池主要分哪幾大類?、目前化學電池主要分哪幾大類?1 1、什么叫化學電池?、什么叫化學電池?1 1、概念、概念: : 將化學能變成電能的裝置將化學能變成電能的裝置2 2、分類、分類: :化學電池化學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電池中的反應物質
3、進行一次氧化還原電池中的反應物質進行一次氧化還原反應并放電之后,就不能再次利用反應并放電之后,就不能再次利用又稱充電電池或蓄電池,可以多次反又稱充電電池或蓄電池,可以多次反復使用,放電后可以充電復原再重新復使用,放電后可以充電復原再重新放電的電池放電的電池是一種連續地將燃料和氧化劑的化學能直接是一種連續地將燃料和氧化劑的化學能直接轉化成電能的化學電源,又稱連續電池轉化成電能的化學電源,又稱連續電池3、優點、優點:能量轉換效率高,供能穩定可靠能量轉換效率高,供能穩定可靠可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓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,使用方便的電池和電池組,使用方便易維
4、護,可在各種環境下工作。易維護,可在各種環境下工作。4 4、電池優劣的判斷標準、電池優劣的判斷標準: :比能量比能量單位:單位:(wh/kg),(wh/L)指電池單位質量或單位體積所能輸出電能的多少指電池單位質量或單位體積所能輸出電能的多少比功率比功率單位:(單位:(W/kg,W/L)指電池單位質量或單位體積所能輸出功率的大小指電池單位質量或單位體積所能輸出功率的大小. .電池的可儲存時間的長短電池的可儲存時間的長短除特殊情況外,質量輕、體積小而輸出電能多、除特殊情況外,質量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲存時間長的電池,其質量好。功率大、儲存時間長的電池,其質量好。一次電池一次電池普通鋅錳
5、干電池普通鋅錳干電池堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池鋅銀電池鋅銀電池鋰電池鋰電池一、堿性鋅一、堿性鋅-錳干電池錳干電池負極:負極:正極:正極:電池反應:電池反應:電解質:電解質:KOHZn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2思考思考該電池的正負極材料和電解質?該電池的正負極材料和電解質?電流穩定,放電容量、時間比干電電流穩定,放電容量、時間比干電池增大幾倍,不會氣漲或漏液。池增大幾倍,不會氣漲或漏液。優點:優點: ZnMnO2堿性鋅錳電池的結構堿性鋅錳電池的結構2、鋅銀電池、鋅銀電池
6、負極:負極:正極:正極:電池反應:電池反應:電解質:電解質:KOH思考思考該電池的正負極材料和電解質?該電池的正負極材料和電解質?優點:優點: 鈕扣電池鈕扣電池ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2ZnAg2OZn2OH2e-Zn(OH)2Ag2OH2O2e-2Ag2OH電池容量大電池容量大,電壓穩定電壓穩定,儲存時間儲存時間長長,適宜小電流連續放電。適宜小電流連續放電。3、鋰電池、鋰電池目前已研究成功多種鋰電池,其中用廉價的目前已研究成功多種鋰電池,其中用廉價的r-MnO2作正極活作正極活性材料,電解液是性材料,電解液是LiClO4溶于碳酸丙烯(簡稱溶于碳酸丙烯(簡稱PC)和二甲基)和二甲基
7、氧乙烷(簡稱氧乙烷(簡稱DMF)的混合溶劑。)的混合溶劑。鋰電池是以負鋰電池是以負極為極為LiLi的電池(的電池(正極可以是正極可以是MnOMnO2 2 、 CuOCuO、FeSFeS2 2等等)。)。負極(負極(Li):):正極(正極(MnO2 ):):電池反應:電池反應:Li + MnO2 = LiMnO2Li - e- = Li +Li + + MnO2 + e- = LiMnO2 優點:優點: 鋰電池的比能量高、電壓高,鋰電池的比能量高、電壓高,工作溫度寬,可儲存時間長。工作溫度寬,可儲存時間長。二次電池二次電池鉛蓄電池鉛蓄電池鎳鎘電池鎳鎘電池鎳氫電池鎳氫電池銀鋅電池銀鋅電池鋰離子電池
8、鋰離子電池聚合物鋰離子電池聚合物鋰離子電池負極:負極:正極:正極:電池反應:電池反應:電解質:電解質:思考思考該電池的正負極材料和電解質?該電池的正負極材料和電解質?放電放電Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2OPbO2PbPb + SO4 2 - -2e- =PbSO4PbO2+4H+SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2OH2SO4溶液溶液優點:優點:充電充電電池反應:電池反應:PbSO4+2e- =Pb+ SO42-陰極:陰極:陽極:陽極:2PbSO4 +2H2O-2e- = PbO2+4H+ + SO42-接電源負極接電源負極接電源正極接電源正極2PbSO4+
9、2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4可重復使用、電壓穩定、使用方便、可重復使用、電壓穩定、使用方便、安全可靠、價格低廉。安全可靠、價格低廉。鉛蓄電池的充放電過程:鉛蓄電池的充放電過程:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)放電放電充電充電2、鎘鎳電池、鎘鎳電池 Cd+ 2NiO(OH) +2 H2O 2Ni (OH)2 + Cd(OH)2 放電放電充電充電 1/2H2+ NiO(OH) Ni(OH)2放電放電充電充電鎘鎳電池總反應:鎘鎳電池總反應:氫鎳電池總反應:氫鎳電池總反應:課后思考:課后思考:根據上面所給的總方程式,你能寫出各極發生根據上面
10、所給的總方程式,你能寫出各極發生的反應方程式嗎?的反應方程式嗎?3、氫鎳電池、氫鎳電池燃料電池燃料電池一種連續地將燃料和氧化劑的一種連續地將燃料和氧化劑的化學化學能直接轉換成電能能直接轉換成電能的化學電池。的化學電池。氫氣、甲烷、肼、氫氣、甲烷、肼、甲醇、氨、煤氣甲醇、氨、煤氣燃料:燃料:氧化劑:氧化劑:氧氣或空氣氧氣或空氣能量轉化率高能量轉化率高(超過超過80%),普通的只有,普通的只有30%,有,有利于節約能源。利于節約能源。燃料電池與前幾種電池的差別:燃料電池與前幾種電池的差別:氧化劑與還原劑在工作時不斷補充;氧化劑與還原劑在工作時不斷補充;反應產物不斷排出反應產物不斷排出其構造如圖示:
11、兩個電極均由多其構造如圖示:兩個電極均由多孔性碳制成,通入的氣體由孔隙孔性碳制成,通入的氣體由孔隙逸出,并在電極表面放電。逸出,并在電極表面放電。1、氫氧燃料電池、氫氧燃料電池堿性介質堿性介質O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+O2=2H2O2H2-4e-+4OH-=4H2O負極負極: :正極正極: :總反應總反應: :燃料電池的規律:燃料電池的規律:燃料做負極,助燃劑氧氣為正極燃料做負極,助燃劑氧氣為正極電極材料一般不參加化學反應,只起傳導電子的作用。電極材料一般不參加化學反應,只起傳導電子的作用。(3 3)由燃料電池總反應減去正極的電極反應式得負極的)由燃料電池總反應減去正極的電極反應
12、式得負極的電極反應式。電極反應式。堿性(中性)介質堿性(中性)介質O2+4H+4e=2H2OO2+2H2O+4e=4OH-怎樣書寫燃料電池的電極反應式和總反應式?怎樣書寫燃料電池的電極反應式和總反應式?(1 1)寫出燃燒反應,根據電解液改寫燃料電池總反應寫出燃燒反應,根據電解液改寫燃料電池總反應;(2 2)寫出正極的電極反應式)寫出正極的電極反應式( (一般較簡單,都是一般較簡單,都是O O2 2參加反應參加反應) )正極反應一般為:正極反應一般為:酸性介質酸性介質 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O +
13、 4e- = 4OH-2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-注意:注意:負極:負極:CH4+2OH-+2O2 =CO32 -+3H2O2O2+4H2O+8e= 8OH-CH4+10OH-8e= CO32-+7H2O燃燒總化學反應:燃燒總化學反應:CH4+2O2=CO2+2H2O燃料電池總反應燃料電池總反應:正極:正極:2、甲烷燃料電池、甲烷燃料電池 電極為金屬鉑,電極為金屬鉑,電解質為電解質為KOH,在兩極分別通入甲烷和氧氣。,在兩極分別通入甲烷和氧氣。注意:注意:3、其他燃料電池、其他燃料電池(電解質為(電解質為KOH)甲醇燃料電池甲醇燃
14、料電池肼燃料電池肼燃料電池電極反應式?電極反應式?(電解質為(電解質為KOH)新課程導學新課程導學(P51)鋁鋁空氣空氣海水電池海水電池4Al -12e-4Al3+3O2 +6H20+12e-120H-電池總反應式為:電池總反應式為:19911991年,我國首創以鋁年,我國首創以鋁- -空氣空氣- -海水為材料組成的新型海水為材料組成的新型電池,用作航海標志燈以取之不盡的海水為電解質電池,用作航海標志燈以取之不盡的海水為電解質4Al+3O2+6H20=4Al(OH)3正極:正極:負極:負極:減減 少少 污污 染染節節 約約 資資 源源新課程導學新課程導學(P50-51)【跟蹤訓練】【跟蹤訓練】
15、1、2、3、4 1. 航天技術中使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便航天技術中使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便和不污染環境等優點。氫氧燃料電池有酸式和堿式和不污染環境等優點。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種,它們放電時的電池總反應方程式都可表示為:兩種,它們放電時的電池總反應方程式都可表示為:2H2 +O2 = 2H2O,酸式氫氧燃料電池的電解質是酸,酸式氫氧燃料電池的電解質是酸,其負極反應可表示其負極反應可表示2H2 4e-=4H+,則其正極反應表,則其正極反應表示為:示為: ;堿式氫氧燃料電池的電解質是堿,其正極反應表示堿式氫氧燃料電池的電解質是堿,其正極反應表示為為O2 + 2H2O + 4e-
16、 = 4OH-,則其負極反應可表示,則其負極反應可表示為:為: 。 O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O2H2 +4OH- 4e- = 4H2O 2.2.蓄電池在放電時是起原電池作用,充電時是起電蓄電池在放電時是起原電池作用,充電時是起電解池作用,愛迪生電池分別在充電和放電時發生的解池作用,愛迪生電池分別在充電和放電時發生的反應為:反應為: 根據愛迪生蓄電池的原理作出的下列判斷中正確的根據愛迪生蓄電池的原理作出的下列判斷中正確的是(是( )放電時,放電時,Fe為負極,為負極,NiO2為正極為正極充電時陽極上的電極反應為:充電時陽極上的電極反應為: Ni(OH)2-2e - +2OH-=Ni
17、O2+2H2O放電時,電解質溶液中的陰離子向正極方向移動。放電時,電解質溶液中的陰離子向正極方向移動。蓄電池的電極必須浸在某種酸性溶液中蓄電池的電極必須浸在某種酸性溶液中蓄電池的電極必須浸在某種堿性溶液中蓄電池的電極必須浸在某種堿性溶液中 A.和和 B.只有只有 C.和和 D.和和 AAa電極是負極電極是負極Bb電極的電極反應為:電極的電極反應為:4OH-4 e2H2O 2 C電池工作時,電子由正電池工作時,電子由正極通過外電路流向負極極通過外電路流向負極D氫氧燃料電池是一種具氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源有應用前景的綠色電源AD3.3.下圖為氫氧燃料電池原理示意圖,按照此圖的下圖為
18、氫氧燃料電池原理示意圖,按照此圖的提示,下列敘述正確的是提示,下列敘述正確的是4.據報道,最近摩托羅拉公司研發了一種由甲醇和據報道,最近摩托羅拉公司研發了一種由甲醇和氧氣以及強堿做電解質溶液的新型手機電池,電量氧氣以及強堿做電解質溶液的新型手機電池,電量可達現在使用的鎳氫電池或鋰電池的十倍,可連續可達現在使用的鎳氫電池或鋰電池的十倍,可連續使用一個月才充一次電。其電池反應為:使用一個月才充一次電。其電池反應為:2CH3OH + 3O2 + 4OH- 2CO32- + 6H2O,則下,則下列說法錯誤的是列說法錯誤的是放電時放電時CH3OH參與反應的電極為正極參與反應的電極為正極充電時電解質溶液的充電時電解質溶液的pH逐漸增大逐漸增大 放電時負極的電極反應為:放電時負極的電極反應為:CH3OH6e 8OH CO32 + 6H2O充電時每生成充電時每生成1 mol CH3OH轉移轉移6 mol電子電子 AA右邊的電極為電池的負極,右邊的電極為電池的負極, b處通入的是空氣處通入的是空氣B左邊的電極為電池的負極,左邊的電極為電池的負極, a處通入的是甲醇處通入的是甲醇C電池負極的反應式為:電池負極的反應式為: CH3OH+H2O6e=CO2+6H+D.電池的正極反
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