1、1,第二节 化学电源,2,发明电池的故事,伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家。 有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论文，说动物肌肉里贮存着电，可以用金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文，伏特非常兴奋，便决定亲自来做这个实验。他用许多只活青蛙反复实验，终于发现，实际情况并不像加伐尼所说的那样，而是两种不同的金属接触产生的电流，才使蛙腿的肌肉充电而收缩。为了证明自己的发现是正确的，伏特决定更深入地了解电的来源。,3,发明电池的故事,一天，他拿出一块锡片和一枚银币，把这两种金属放在自己的舌头上，然后叫助手将金属导线把它们连接起来，刹时，他感到满嘴的酸味儿。 接着，他将银币和锡片交
2、换了位置，当助手将金属导线接通的一瞬间，伏特感到满嘴的咸味。 这些实验证明，两种金属在一定的条件下就能产生电流。伏特想，只要能把这种电流引出来，就能大有作用。 伏特经过反复实验，终于发明了被后人称做“伏打电堆”的电池，这就是在铜板和锌板中间夹上卡纸和用盐水浸过的布片，一层一层堆起来的蓄电池。这种电池，今天仍然在使用着,为了纪念他的贡献，人们把电压的计量单位叫做伏特，简称伏，符号V。比如我们手电筒里的电池的电压是1.5伏特，我们家里的电灯的电压是220伏特。,4,学与问在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？,电池,化学电池,太阳能电池,原子能电池,将化学能转换成电能的装置,
3、将太阳能转换成电能的装置,将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置,5,知识点1：化学电池,1)概念:,将化学能变成电能的装置,2)分类:,一次电池又称不可充电电池如：干电池 二次电池又称充电电池蓄电池 燃料电池,3)优点:,能量转换效率高，供能稳定可靠。,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。,易维护，可在各种环境下工作。,6,4)电池优劣的判断标准:,比能量,符号(Wh/kg)，(Wh/L),指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少,比功率,符号是W/kg，W/L),指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小,电池的储存时间的长短,7,锂
4、电池,干电池,叠层电池,纽扣电池,各类电池,知识点2：各类电池,8,空气电池,小型高性能燃料电池,9,1、干电池(普通锌锰电池）,干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液，还,填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防止产生极化现象。电极总的反应式为：,Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O,一、 一次电池,10,练习：写出锌锰干电池的电极反应和总化学反应方程式。 负极 正极 总反应 通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？_我们在使用干电池的过程
5、中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？,Zn-2e-=Zn2+,2NH4+2e-=2NH3+H2 ， H2 +2MnO2=Mn2O3+H2O,锌筒变软，电池表面变得不平整,MnO2,Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O,11,碱性锌-锰干电池，电解质是氢氧化钾,负极：,正极：,电池反应：,电解质：,KOH,Zn,MnO2,Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2,2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-,Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2,思考该电池的正负极材料和电解质,12,干
6、电池小结：,负极: Zn2e-Zn2,正极:,缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液,改进后碱性锌锰电池的优点：电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。,Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2,2NH4+2e-=2NH3+H2 ， H2 +2MnO2=Mn2O3+H2O,Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O,13,铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子池,1.铅蓄电池,1)电极材料,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,二、二次电池,
7、14,放电过程总反应：,Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O,Pb(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：,放电过程,铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程,15,Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO42PbSO4(s)+2H2O(l),充电过程,PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42-,还原反应,阴极：,阳极：,PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H+ SO42-,氧化反应,接
8、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：,16,3)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,其它二次电池,镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池,17,大有发展前景的燃料电池燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废
9、气污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的 大致情况如下：,(三)燃料电池,18,氢氧燃料电池,19,新型燃料电池-微型燃料电池,燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池,20,燃料电池,优点：能量转化率高，可持续使用，对环境友好,用途：宇宙飞船，应用前景广阔,负极 : 2H2+4OH-4e-4H2O,正极 : O2+2H2O4e-4OH-,总反应方程式 ：2H2O22H2O,21,燃 料 电 池,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+
10、 + 4e-= 2H2O,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,2H2 +4OH- 4e- = 4H2O,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,22,固体燃料电池,2H2 - 4e- +2O2= 2H2O,O2 + 4e-= 2O2,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O,23,书写电极反应式应注意以下几点：,1电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；,3负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32形
11、式存在）；,2将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；,24,用途广泛的电池,用于“神六”的太阳能电池,笔记本电脑专用电池,手机专用电池,摄像机专用电池,各式各样的纽扣电池,25,迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、开发和已投入使用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池与镉镍电池有相同的工作电压(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金储氢材料作为负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其成为一种绿色环保电池。锂离子蓄电池系由碳作负极，嵌锂的金属氧化物作正极和有机电解质构成，其工作电压为36伏，因此一个锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。这种发电
12、具有无需燃料、无污染、无噪声、运行简单可靠、减少维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源的地域广泛采用。,绿色电池,26,电池的发展方向,光电池使用方便,特别是近年来 微小型半导体逆变器迅速发展,促使其应用更加快捷.美,日,欧和发展中国家都制定出庞大的 光伏技术发展计划,开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性,降低成本,不断扩大产 业.目前已有80多个 国家和地区形成 商业化,半商业化 生产能力, 市场开 拓从 空间转向地 面系统应用。,27,课堂总结 1、仅有一个电极材料参与反应的原电池：负极：M-xe- =Mx+ 正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属 2、两个电极均参与反应的原电池（如
13、蓄电池，纽扣电池） 电极材料：金属为负极，金属化合物为正极,28,电子得失均由两电极本身发生 电极反应需考虑电解质溶液的参与 3、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池） 两电极材料均为惰性电极 负极可燃性气体失电子，正极助燃性气体得电子 电极反应考虑电解质溶液,29,1、在含有H2S气体的空气中，银器表面易变黑（生成了 Ag2S），为了除去银器表面Ag2S，可采用如下方法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使银器与铝接触良好过一段时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，请用电极反应式和离子方程式表示上述过程,巩固练习,Al-3e-=Al
14、3+,Ag2S+2e-=2Ag+S2-,2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S,30,2、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在65下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式： 负极反应式：2CO+2CO32-=4CO2+4e- 正极反应式： 总反应式：,O2+4e-+2CO2=2CO32-,2CO+O2=2CO2,31,3.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（ ） A、 Li是正极，电极反应为Li e- = Li+ B、 Li是负极，电极反应为Li e- = Li+ C、 Li是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2 D、 Li是负极，电极反应为Li 2e- = Li2+,B,32,4Al-12e=4Al3+,3O2+6H2O+12e=12OH-,不活泼金属或碳,Cu,2Fe3+2e=2Fe2+,Cu-2e=Cu2+,
