高中化学选修四《化学电源》人教版课件.ppt

1、Page 1各种电池各种电池Page 2使用锂电源的手机使用锂电源的手机和笔记本电脑和笔记本电脑纽扣电池作为电源纽扣电池作为电源的纽扣电池的纽扣电池Page 3使用氢氧燃料电池动力的法国产标致使用氢氧燃料电池动力的法国产标致TAXITAXIPage 4一、化学电池与其他能源相比较有那一、化学电池与其他能源相比较有那 些优点？些优点？二、一次电池、二次电池、燃料电池二、一次电池、二次电池、燃料电池Page 51.知道常见电池的组成及应用。知道常见电池的组成及应用。2.了解燃料电池的组成和工作原理。了解燃料电池的组成和工作原理。3.了解新型化学电源与人们生活实践的重要关系。了解新型化学电源与人们生

2、活实践的重要关系。运用观察、实验、查阅资料等方法，结合生运用观察、实验、查阅资料等方法，结合生产、生活实践学习常见电池的组成及应用，关注产、生活实践学习常见电池的组成及应用，关注新型化学电源。新型化学电源。Page 6 亲自动手实验，体验科学探究的艰辛与喜悦；亲自动手实验，体验科学探究的艰辛与喜悦；关注科技前沿知识，激发兴趣，热爱科学；关注与关注科技前沿知识，激发兴趣，热爱科学；关注与化学有关的社会问题，体会理论研究转化为技术产化学有关的社会问题，体会理论研究转化为技术产品的复杂过程。品的复杂过程。Page 7 一次电池、二次电池和燃料电池一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理、性能及其应用。

3、的反应原理、性能及其应用。化学电池的反应原理。化学电池的反应原理。Page 8 在生活中，你用过那些电池？它们在生活中，你用过那些电池？它们属于哪一类电池？你知道他们的工作原属于哪一类电池？你知道他们的工作原理及应用吗？理及应用吗？Page 9电电池池化学电池化学电池太阳能电池太阳能电池原子能电池原子能电池将化学能转化将化学能转化成电能的装置成电能的装置将太阳能转化为电能的装置将太阳能转化为电能的装置如：碱性新锰电池、锌银电如：碱性新锰电池、锌银电池、铅蓄电池、锂电池等。池、铅蓄电池、锂电池等。广泛应用于通讯、交通、文广泛应用于通讯、交通、文化、及家庭电子产品。高科化、及家庭电子产品。高科技及

4、军事也有特殊应用。技及军事也有特殊应用。将放射性同位素自然衰变将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热电转时产生的热能通过热电转化器转变为电能的装置化器转变为电能的装置Page 10锌锰干电池锌锰干电池铅蓄电池铅蓄电池Page 11 1792年，物理学教授伏特根年，物理学教授伏特根据一位名叫伽伐尼的解剖学家据一位名叫伽伐尼的解剖学家发表的一篇论文说动物肌肉里发表的一篇论文说动物肌肉里贮存着电，用金属接触它们，贮存着电，用金属接触它们，电就会跑出来。伏特经过一次电就会跑出来。伏特经过一次又一次的实验，终于在又一次的实验，终于在1800年年找到了找到了“动物肌肉里贮存着电动物肌肉里贮存着电”的秘密

5、所在。为纪念伏特，电的秘密所在。为纪念伏特，电压的单位以他的名字来命名。压的单位以他的名字来命名。伏特伏特伏特伏特Page 12一、化学电池与其他能源相比较有一、化学电池与其他能源相比较有 那些优点？那些优点？化学电池化学电池定义定义举例举例一次电池一次电池二次电池二次电池三次电池三次电池1.电池分类电池分类电池中的活性物质消耗到电池中的活性物质消耗到一定程度就不能使用。一定程度就不能使用。普通锌锰电池普通锌锰电池碱性锌锰电池碱性锌锰电池锌银纽扣电池锌银纽扣电池又称充电电池或蓄电池，放又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质电后可以再充电使活性物质获得再生获得再生铅蓄电池铅蓄电池锌银蓄

6、电池锌银蓄电池锂离子电池锂离子电池又称连续电池，是一种连续又称连续电池，是一种连续性的将燃料和氧化剂的化学性的将燃料和氧化剂的化学能转化为电能的化学电源能转化为电能的化学电源氢氧燃料电池氢氧燃料电池Page 132.化学电池的优点：化学电池的优点：（1）能量转化效率较高，供能稳定可靠。）能量转化效率较高，供能稳定可靠。（2）可以制成各种形状和大小、不同容量和）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。电压的电池及电池组。（3）使用方便，易于维护，并可在各种环境）使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。下工作。形态各异的形态各异的化学电池化学电池Page 143.判断电池优劣的标准

7、：判断电池优劣的标准：.比能量，指这种电池单位质量或单位体积所能输出比能量，指这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。【单位是：（电能的多少。【单位是：（Wh）/kg，（Wh）/L】.比功率，输出功率大小。【单位是：比功率，输出功率大小。【单位是：W/kg,W/L】.可存储时间的长短。可存储时间的长短。除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大可存储时间长的电池，更适合受使用者的需功率大可存储时间长的电池，更适合受使用者的需要。要。Page 15一次电池一次电池：活性物质（发生氧化还原反应的物质）：活性物质（发生氧化还原反应的物质）消耗到一

8、定程度就不能使用的电池。一次电池中电消耗到一定程度就不能使用的电池。一次电池中电解质溶液成胶状不流动，因此也叫解质溶液成胶状不流动，因此也叫干电池。干电池。纽扣电池纽扣电池普通干电池普通干电池二、一次电池二、一次电池Page 16正极正极碳棒碳棒锌皮锌皮纸隔板纸隔板氯化锌和氯化氯化锌和氯化铵的糊状物铵的糊状物二氧化锰二氧化锰石墨石墨负极负极普通锌锰干电池普通锌锰干电池Page 17碱性锌锰电池碱性锌锰电池电池符号电池符号:(-)Zn|KOH(79moldm-3)|MnO2|C(+)电极反应：电极反应：电池反应电池反应:()()()()n-2Zn s+2OH aq=ZnO s+H O l+2e(

9、)()222Zn s+MnOs+H O(l)=ZnO(s)+Mn(OH)(s)Page 18二、二次电池二、二次电池二次电池二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。再充电使活性物质获得再生。铅蓄电池铅蓄电池Page 19水、硫酸水、硫酸氧化铅板氧化铅板铅板铅板铅蓄电池原理铅蓄电池原理Page 20负极：负极：正极：正极：电池反应：电池反应：负极负极Pb 正极正极PbO 2PbPbO 2硫酸硫酸+2+-2442PbO+4H+SO+2e=PbSO+2H O2+22442PbO+Pb+2H SO=2PbSO+2H O2+-44Pb+SOn2

10、e=PbSO铅蓄电池铅蓄电池:高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 21铅蓄电池充放电示意图铅蓄电池充放电示意图充电充电放电放电高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 22充电时的两极反应：充电时的两极反应：阴极阴极(A极极)阳极阳极(B极极)总反应

11、式：总反应式：+-4224PbSO(s)+2H O(l)=PbO(s)+4H(aq)+SO(aq)+2e-2-44PbSO(s)+2e=Pb(s)+SO(aq)422242PbSO(s)+2H O(l)=PbO(s)+2H SO(aq)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 23放电时的两极反应：放电时的两极反应：负极负极(A极极)正极正极(B极极)电池反应：电池反应：2+22442PbO+Pb+2H SO=2PbSO+2

12、H O+2+-2442PbO+4H+SO+2e=PbSO+2H O2-244PbO+SO=PbSO+2e高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 24充电充电放电放电 铅蓄电池的铅蓄电池的充放电程度充放电程度，可用测定硫酸密，可用测定硫酸密度的方法来判断。度的方法来判断。铅蓄电池的铅蓄电池的缺点缺点：笨重、抗震动性差、易：笨重、抗震动性差、易溢出酸液等。溢出酸液等。422PbSO+2H O224Pb+PbO+2H SO高中化

13、学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 25三、燃料电池三、燃料电池燃料电池燃料电池：又称连续电池，是一种连续性的将燃又称连续电池，是一种连续性的将燃料和氧化剂的化学能转化为电能的化学电源。料和氧化剂的化学能转化为电能的化学电源。燃料电池燃料电池高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张

14、张PPT)PPT)Page 26(-)C|H2 (p)|KOH(aq)|O 2(p)|C(+)(-)2H2 (g)+4OH (aq)=4H2 O(l)+4e-(+)O2(g)+2H 2O(l)+4e-=4OH-(aq)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)电极反应：电极反应：电池反应电池反应:电池符号：电池符号：高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 27燃料电池特点：燃料电池特点：电极材料一般不参加化学反应，只起传导电

15、极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。电子的作用。燃料做负极，助燃剂氧气为正极。燃料做负极，助燃剂氧气为正极。燃料电池与前几种电池比较：燃料电池与前几种电池比较：环保清洁型能源环保清洁型能源能量转化率高能量转化率高寿命长寿命长能够连续大功率供电能够连续大功率供电高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 28化学能源与新能源化学能源与新能源化学能源有污染，这个问题怎样解决？化学能源有污染，这个问题怎样解决？发电发电风力

16、发电风力发电地热发电地热发电生活垃圾发电生活垃圾发电核电核电潮汛发电潮汛发电高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 29组成组成负极负极正极正极电解质电解质电极材料电极材料能导电的物质能导电的物质酸、碱盐溶液酸、碱盐溶液或熔融液或熔融液电击上发生反应的物电击上发生反应的物质质还原性较强的物质还原性较强的物质氧化性较强的物质氧化性较强的物质电子流向电子流向流出电子流出电子流入电子流入电子反应类型反应类型氧化反应氧化反应还原反

17、应还原反应1.化学电池的组成化学电池的组成高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 30电池名称电池名称电压电压主要优缺点主要优缺点普通电池（锌锰电池）普通电池（锌锰电池）1.5V优点：使用方便便宜。优点：使用方便便宜。缺点：寿命短存，放不能充电。缺点：寿命短存，放不能充电。碱性锌锰碱性锌锰1.5V优点：电容量大寿命长。优点：电容量大寿命长。缺点：不能充电，价格高。缺点：不能充电，价格高。锌银纽扣电池锌银纽扣电池1.5V优点

18、：体积质量小，寿命长。优点：体积质量小，寿命长。缺点：不能充电，价格高。缺点：不能充电，价格高。铅蓄电池铅蓄电池2V优点：电压稳定，电容量大，可充电，便宜。优点：电压稳定，电容量大，可充电，便宜。缺点：笨重，防震性差。缺点：笨重，防震性差。2.部分主流产品供电的基本原理、性能部分主流产品供电的基本原理、性能高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 311.氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，氢气是燃料电池最简单的燃料，

19、虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反极的电极反应式：应式：此时电池内总的反应式此时电池内总的反应式：KOH溶液溶液CH4O2H2Oa b-2-43CH+10OH-n8e=CO2-42232CH+2O+2KOH=K CO+3H O高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24

20、.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 32 2.航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H 2+O2 =2H2 O，酸式电池中电解质是酸，其负极反，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为：应可表示为：，则其正极反应式，则其正极反应式为为:。碱式电池的电解质是碱，。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为其正极反应式为:_则其则其负极反应可表示为负极反应可表示为:_

21、-。-+22H-4e=4H-+22O+4e+4H=2H O-22O+4e+2H O=4OH-222H-4e+4OH=4H O高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 333.已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有旁标有“+”，另一个接线柱旁标有，另一个接线柱旁标有“”。关于。关于标有标有“+”的接线柱，

22、下列说法中正确的是的接线柱，下列说法中正确的是()A充电时作阳极，放电时作负极充电时作阳极，放电时作负极 B充电时作阳极，放电时作正极充电时作阳极，放电时作正极C充电时作阴极，放电时作负极充电时作阴极，放电时作负极 D充电时作阴极，放电时作正极充电时作阴极，放电时作正极B高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 344.据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液

23、的新型手机电池，电和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。其电池反应为：续使用一个月才充一次电。其电池反应为：，则下列说法错，则下列说法错误的是误的是()放电时放电时CH3OH参与反应的电极为正极参与反应的电极为正极充电时电解质溶液的充电时电解质溶液的pH逐渐增大逐渐增大 放电时负极的电极反应为：放电时负极的电极反应为：充电时每生成充电时每生成1 mol CH3OH转移转移6 mol电子电子-2-32322CH OH+3O+4OH=2CO+6H O-2-332CH OH-6e+8

24、OH=CO+6H OA高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 355.熔融盐燃料电池具有高的发电效率熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到因而受到重视重视.可用可用 和和 的熔融盐混合物的熔融盐混合物用电解质用电解质,CO为阳极燃气为阳极燃气,空气与空气与 的混合气的混合气为阴极助燃气为阴极助燃气,制得在制得在6500下工作的燃料电池下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式完成有关的电池反应式:负极反应式负极反应式:_。正

25、极反应式正极反应式:_。总电池反式总电池反式:_-。2-322CO+2CO-4e=4CO222CO+O=2CO-2-2232CO+O+4e=2CO23Li CO23Na CO2CO高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 36()22232Zn+2MnO+H O=Zn OH+Mn O-22232MnO+H O+2e=2OH+Mn O负极：负极：正极：正极：总：总：()-2Zn+2OH-2e=Zn OH高中化学选修四高中化学选

26、修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 376.心脏起博器中用了这样一个原电池心脏起博器中用了这样一个原电池(示意图示意图)：已知人体血液的已知人体血液的pH值值在在7.357.45之间。将之间。将心脏起博器，植入如图心脏起博器，植入如图红色区域红色区域静脉血管内静脉血管内，请写出电极反应式并分请写出电极反应式并分析其工作原理。析其工作原理。高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中

27、化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 38放出电脉冲进行工作。放出电脉冲进行工作。Zn-负极，负极，Pt-正极；人体体液作电解质，溶解氧做正极；人体体液作电解质，溶解氧做氧化剂。氧化剂。负极反应：负极反应：2Zn-4e+4OH-=2Zn(OH)2 正极反应：正极反应：O2+4e+2H2O=4OH-电池反应：电池反应：2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)Page 397.某可充电的锂离子电池以某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。导电固体为电解质。放电时的电池反应为：放电时的电池反应为：放电时：放电时：LiMn2O4发生还原反应发生还原反应放电时：正极反应为：放电时：正极反应为：Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)高中化学选修四高中化学选修四4.24.2化学电源化学电源人教版人教版(共共3939张张PPT)PPT)