高中化学人教版必修二2.2.2《发展中的化学电源》ppt课件.ppt

发展中的化学电源复习：原电池工作原理复习：原电池工作原理1 1、构成条件、构成条件1 1）活泼性不同的两电极）活泼性不同的两电极2 2）电解质溶液）电解质溶液3 3）形成闭合回路（导线连接或直接接触且电极）形成闭合回路（导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液插入电解质溶液4 4）自发的）自发的氧化还原反应氧化还原反应(本质条件本质条件)2 2、工作原理、工作原理：正极反应：得到电子正极反应：得到电子 （还原反应）（还原反应）负极反应：失去电子负极反应：失去电子 （氧化反应）（氧化反应）3 3、离子的移动方向：、离子的移动方向：阳离子移向带负电的正极；阳离子移向带负电的正极；阴离子移向带正电的负极。阴离子移向带正电的负极。二、发展中的化学电源二、发展中的化学电源干电池碱性电池蓄电池锂离子电池燃料电池问问：课课本本中中对对化化学学电电池池如如何何分分类类？举举出出各各类类电电池池的具体电池名称。的具体电池名称。化学电池化学电池的分类：的分类：干电池干电池充电电池充电电池 燃料电池燃料电池 锌锰电池、碱性锌锰电池锌锰电池、碱性锌锰电池铅蓄电池、镍镉电池、锂电铅蓄电池、镍镉电池、锂电池池氢氧燃料电池、甲烷燃料氢氧燃料电池、甲烷燃料电池电池负极（负极（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+电极反应：电极反应：锌锰干电池锌锰干电池1、干电池、干电池（一次电池）（一次电池）改进后的优点：电流稳定，放电容量、时间增大几倍，改进后的优点：电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。不会气涨或漏液。改进方法：将电池内的电解质改进方法：将电池内的电解质NH4Cl换成湿的换成湿的KOH，并在结构上作了改进，制成碱性锌锰电池。并在结构上作了改进，制成碱性锌锰电池。缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液锌锰电池有什么缺点？如何改进？锌锰电池有什么缺点？如何改进？碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池:负极：负极：Zn+2OHZn+2OH-2e-2e-Zn(OH)Zn(OH)2 2正极：正极：2MnO2MnO2 2+H+H2 2O+2eO+2e-Mn Mn2 2O O3 3+2OH+2OH-总反应：总反应：Zn+2MnOZn+2MnO2 2+H+H2 2O O Zn(OH)Zn(OH)2 2+Mn+Mn2 2O O3 3 随着用电器朝着随着用电器朝着小型化、多功能化发小型化、多功能化发展的要求，对电池的展的要求，对电池的发展也提出了小型化、发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。多功能化发展的要求。体积小、性能好的碱性锌锰电池体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。度提高。1.1.平时电池应存放在平时电池应存放在干燥、通风的地方干燥、通风的地方，避免潮湿，避免潮湿和阳光照射，且保存时间不宜过长。长期存放会因外界和阳光照射，且保存时间不宜过长。长期存放会因外界因素的影响（如潮湿、尘埃等）以及内部自身的缓慢的因素的影响（如潮湿、尘埃等）以及内部自身的缓慢的化学反应而自行消耗，造成电能下降。化学反应而自行消耗，造成电能下降。2.2.电池的电能耗尽时应及时更换，电池的电能耗尽时应及时更换，不要将废电池不要将废电池留在电器内留在电器内，以防电池中的电解液溢出，腐蚀电器。较，以防电池中的电解液溢出，腐蚀电器。较长时间不用时，也应将电池从电器的电池仓中取出另外长时间不用时，也应将电池从电器的电池仓中取出另外存放。存放。3.3.使用多节电池的电器，使用多节电池的电器，更换电池时，应全部更更换电池时，应全部更换换，不可留下部分旧电池与新电池混用，因为电池用旧，不可留下部分旧电池与新电池混用，因为电池用旧后，其内阻较大，新旧电池混用时，旧电池实际上不能后，其内阻较大，新旧电池混用时，旧电池实际上不能起电源的作用，却相当于在电路上串联了一个电阻，加起电源的作用，却相当于在电路上串联了一个电阻，加速了新电池的电能消耗。速了新电池的电能消耗。锌锰干电池使用和保存是应注意什么？锌锰干电池使用和保存是应注意什么？一次电池用过之后一次电池用过之后不能复原不能复原，因为一次电池中的氧，因为一次电池中的氧化还原反应是不可逆的，放完电之后就不能再使用。化还原反应是不可逆的，放完电之后就不能再使用。二次电池充电后能继续使用，二次电池中的二次电池充电后能继续使用，二次电池中的氧化还氧化还原反应是可逆的原反应是可逆的，它在放电时所进行的氧化还原反应，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使生成物恢复原状。在充电时可以逆向进行，使生成物恢复原状。一次电池和二次电池用何区别？原因何在？一次电池和二次电池用何区别？原因何在？2.充电电池：充电电池：充电电池又称充电电池又称 ，能够重复使用，能够重复使用至一定的周期。至一定的周期。1）铅蓄电池：）铅蓄电池：最早使用的充电电池最早使用的充电电池，在在正极板正极板上有一层棕褐色的上有一层棕褐色的PbO2，负极板负极板是海绵状的是海绵状的金属铅金属铅，两极均浸入硫酸溶中。两极均浸入硫酸溶中。二次电池二次电池已知铅蓄电池的两个极板发生氧化还原反应，材料分已知铅蓄电池的两个极板发生氧化还原反应，材料分别为别为PbO2和和金属铅金属铅，两极均浸入硫酸溶中。试分析充，两极均浸入硫酸溶中。试分析充放电时化合价如何变化。放电时化合价如何变化。铅蓄电池：2）镍镉充电电池）镍镉充电电池：它是一种体积少，具有残留性记：它是一种体积少，具有残留性记忆的充电电池，可重复使用忆的充电电池，可重复使用500次以上。它以次以上。它以Cd为负为负极，极，NiO(OH)为正极，为正极，KOH为电解为电解 质。广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电质。广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等。动剃须刀等。但镉是重金属离子，致癌，会严重污染但镉是重金属离子，致癌，会严重污染环境环境。3）锂离子电池）锂离子电池：它是新一代可充电的：它是新一代可充电的绿色电池绿色电池，现，现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗电已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗电器的主流。器的主流。锂电池 锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。燃料电池不是把还原剂、燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池极反应产物不断排出电池高效、环境友好它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。3 3、燃料电池、燃料电池 3 3、燃料电池、燃料电池 氢氧燃料电池氢氧燃料电池是一种是一种连续地连续地将燃料和氧化剂的反应的化学能转换将燃料和氧化剂的反应的化学能转换成电能的化学电池。能源利用率高、环保。成电能的化学电池。能源利用率高、环保。总反应：总反应：2H2+O2=2H2O正极：正极：O2+4H+4e-=2H2O负极：负极：2H2-4e-=4H+可供选择的燃料很多，如氢气、烃类、肼、甲醇、氨、可供选择的燃料很多，如氢气、烃类、肼、甲醇、氨、煤气等液态或气态的燃料煤气等液态或气态的燃料总反应：总反应：2H2+O2=2H2O正极：正极：O2+2H2O+4e-=4OH-负极：负极：2H2+4OH-4e-=4H2O(碱碱性电解质性电解质)(酸酸性电解质性电解质)燃料电池优点突出，是当燃料电池优点突出，是当前各国努力开发的新型电池之前各国努力开发的新型电池之一。在某些领域已经投入使用一。在某些领域已经投入使用或正在进行投入使用的试验阶或正在进行投入使用的试验阶段。段。3 燃料电池燃料电池减 少 污 染节 约 资 源例,1969年美国“阿波罗11号”登月成功。飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。a是 极，b是 极负正 KOH溶液溶液H2O2H2Oa b 1.干电池与充电电池的本质区别在于：干电池与充电电池的本质区别在于：；而燃料电池与干电池或蓄电池的主要差；而燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于别在于 。内部的氧化还原反应是否可逆内部的氧化还原反应是否可逆 反应是否能连续进行反应是否能连续进行 2.2.科科学学工工作作者者为为心心脏脏病病人人设设计计的的心心脏脏起起搏搏器器的的电电池池是是以以PtPt和和ZnZn为为电电极极材材料料，依依靠靠人人体体内内液液体体中中含含有有一一定浓度的溶解氧和定浓度的溶解氧和ZnZn2+2+进行工作，回答下列问题进行工作，回答下列问题 （1 1）负极材料是）负极材料是_ 电极反应式是电极反应式是_（2 2）正极材料是）正极材料是_ _ 电极反应式是电极反应式是_Zn2Zn-4e-=2Zn2+PtO2+2H2O+4e-=4OH-