高中化学选修4课件_17化学电源

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第四章 电化学基础 12 二月 2021 第二节 化学电源 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。 2 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“伏特电堆”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 3 　　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。 化学电池的分类 一次电池 （干电池）： 活性物质 消耗到一定程度，就不能使用； 二次电池 （充电电池或蓄电池）：放电后可以再充电使活性物质获得再生； 燃料电池 ：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。 5 电池的优点 ① 能量转化率较高 ② 供能稳定可靠 ③ 可以制成各种形状和大小、不同容量的电压的电池及电池组 ④ 使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作 6 衡量电池优劣的指标 比能量： 电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少，符号 (W·h)/kg ,(W·h)/L 比功率： 电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小，符号 W/kg ,W/L 储存时间： 电池的可储存时间的长短 　　　除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，更适合使用者的需要。 7 一次电池 普通锌锰干电池： 活性物质为 NH 4 Cl 和淀粉糊作电解质，还填有 MnO 2 和炭黑。电极反应式： 负 极： Zn - 2e － ＝　 Zn 2+ 正 极： 2NH 4 + + 2e － +2MnO 2 ＝ Mn 2 O 3 + 2NH 3 ＋ H 2 O 总反应： Zn + 2NH 4 + +2MnO 2 ＝ Zn 2+ +Mn 2 O 3 + 2NH 3 ＋ H 2 O 碱性锌锰干电池： 活性物质为 KOH 和淀粉糊作电解质，还填有 MnO 2 和炭黑。电极反应式： 负 极： Zn - 2e － + 2OH - ＝ Zn(OH) 2 正 极： 2MnO 2 + 2e － + 2H 2 O ＝ 2MnOOH + 2OH - 总反应： Zn + 2MnO 2 + 2H 2 O ＝ 2MnOOH + Zn(OH) 2 8 二次电池 铅蓄电池 ： 其电池反应可以正向和逆向进行．蓄电池放电时为自发电池，充电时为电解池．充电后电池容量得到恢复，充放电次数可达千百次 。放电时电极反应式： 负 极： Pb + SO 4 2- -2e - ＝ PbSO 4 正 极： PbO 2 + 4H + + SO 4 2- + 2e - ＝ PbSO 4 + 2H 2 O 总反应： Pb + PbO 2 + 2H 2 SO 4 ＝ 2PbSO 4 + 2H 2 O 　充电 时电极反应式与放电时电极反应式相反，所以可以把上述反应写成一个 可逆 反应形式： Pb + PbO 2 + 2H 2 SO 4 2PbSO 4 + 2H 2 O 叫可逆反应吗？ 9 燃料电池 一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。 电池的电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。 工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能。清洁、能量转换率高的特点。 10 燃料电池 11 燃料电池 氢氧燃料电池： 一种高效低污染的新型电池。 负 极： 2H 2 - 4e - ＝ 4H + 正 极： O 2 + 4H + + 4e - ＝ 2H 2 O 总反应： 2H 2 + O 2 ＝ 2H 2 O 12 练习 例 1 、 氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是 根据此反应式判断，下列叙述中正确的是： A ．电池放电时，电池负极周围溶液的 pH 值不断增大 B ．电池放电时，镍元素被氧化 C ．电池充电时，氢元素被还原 D ．电池放电时， H 2 是负极 C 13 镍氢（ MH-Ni) 电池 电池反应 ： H 2 + 2NiOOH =2Ni(OH) 2 负极： H 2 + 2OH - - 2e - = 2H 2 O 正极： 2 NiOOH + 2H 2 O + 2e - = 2Ni(OH) 2 +2 OH - 14