最新原电池、电解原理及其应用专题8.ppt精品课件.ppt
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1、21、概念:原电池是、概念:原电池是_的装置。的装置。 原电池反应的本质是原电池反应的本质是_反应。反应。将化学能转化为电能将化学能转化为电能氧化还原反应氧化还原反应例:例:如右图所示,组成的原电池:如右图所示,组成的原电池:(1)当电解质溶液为)当电解质溶液为稀稀H2SO4时:时:Zn电极是电极是_(填(填“正正”或或“负负”)极,)极,其电极反应为其电极反应为_,该反应,该反应是是_(填(填“氧化氧化”或或“还原还原”,下同)反应;,下同)反应;Cu电极是电极是_极,其电极反应为极,其电极反应为_,该反应是该反应是_反应。反应。(2)当电解质溶液为)当电解质溶液为CuSOCuSO4 4溶液
2、溶液时:时: Zn电极电极是是_极,其电极反应为极,其电极反应为_,该反应是该反应是_反应;反应;Cu电极是电极是_极,极,其电极反应为其电极反应为_,该反应该反应_反应反应.一、原电池一、原电池9盐桥的作用:盐桥的作用:(1 1)使整个装置构成通路,代替两溶液直接接触)使整个装置构成通路,代替两溶液直接接触。得出结论得出结论 由于盐桥(如由于盐桥(如KClKCl)的存在,其中阴离子)的存在,其中阴离子ClCl- -向向ZnSOZnSO4 4溶液扩溶液扩散和迁移,阳离子散和迁移,阳离子K K+ +则向则向CuSOCuSO4 4溶液扩散和迁移,分别中和过剩的溶液扩散和迁移,分别中和过剩的电荷,保
3、持溶液的电中性,因而放电作用不间断地进行,一直到电荷,保持溶液的电中性,因而放电作用不间断地进行,一直到锌片全部溶解或锌片全部溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中的溶液中的 CuCu2+2+几乎完全沉淀下来。几乎完全沉淀下来。若电解若电解质溶液与质溶液与KClKCl溶液反应产生沉淀,可用溶液反应产生沉淀,可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作盐桥。作盐桥。(2 2)平衡电荷。)平衡电荷。 在整个装置的电流回路中,溶液中的电流通路是在整个装置的电流回路中,溶液中的电流通路是靠离子迁移完靠离子迁移完成成的。的。取出盐桥,取出盐桥,ZnZn失去电子形成的失去电子形成的ZnZn2+2+
4、进入进入ZnSOZnSO4 4溶液,溶液,ZnSOZnSO4 4溶溶液因液因ZnZn2+2+增多而带正电荷。同时,增多而带正电荷。同时,CuSOCuSO4 4则由于则由于CuCu2+2+ 变为变为Cu Cu ,使得,使得 SOSO4 42-2-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性,这两种因素均会阻相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性,这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片,造成电流中断。止电子从锌片流向铜片,造成电流中断。10学与问学与问在日常生活和学习中,你用过哪些电池,你知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?道电池的其它应用吗? 电池电池化学电池化学电池太阳能电池太阳
5、能电池原子能电池原子能电池将化学能转换成电能的装置将化学能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置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能通过热能转换器转变为电能的装置11知识点知识点1:化学电池:化学电池1)概念概念:将化学能变成电能的装置将化学能变成电能的装置2)分类分类:一次电池又称不可充电电池一次电池又称不可充电电池如:干电池如:干电池二次电池又称充电电池二次电池又称充电电池蓄电池蓄电池燃料电池燃料电池3)优点优点:4)电池优劣的判断标准电池优劣的判断标准:能量转换效率高,供能稳定可靠。能量转换效率高,供
6、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。和电池组,使用方便。易维护,可在各种环境下工作。易维护,可在各种环境下工作。比能量比能量 符号符号(Ah/kg),(Ah/L)指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少比功率比功率符号是符号是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电池的储存时间的长短121 1、干电池、干电池( (普通锌锰电池)普通锌锰电池)干电池用锌制桶形外壳作干电池用锌制桶形外壳作
7、负极,位于中央的顶盖有负极,位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极,在石铜帽的石墨作正极,在石墨周围填充墨周围填充NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和淀粉作电解质溶液,和淀粉作电解质溶液,还还填充填充MnOMnO2 2的黑色粉末吸收正极放出的的黑色粉末吸收正极放出的H H2 2,防止产生极化,防止产生极化现象。电极总的反应式为:现象。电极总的反应式为:2NH2NH4 4Cl+Zn+2MnOCl+Zn+2MnO2 2=ZnCl=ZnCl2 22NH3+MnMn2 2O O3 3+H+H2 2O O请写出各电极的电极反应。请写出各电极的电极反应。(一一) 一次电池一次电池13练:写出练:写出
8、锌锰干电池锌锰干电池的电极反应和总化学反的电极反应和总化学反应方程式。应方程式。负极负极正极正极总反应总反应通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变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?化判断它已经不能正常供电了?_我们在我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生,使用干电池的过程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?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+H2Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2锌筒变软,电池表面变得不平整锌筒变软,电池表面变得不平整2MnO2+H2=Mn2O3+H2O
9、14负极(锌筒):负极(锌筒):Zn-2e- + 2OH - =Zn(OH)2正极(石墨):正极(石墨):2MnO2+ 2e - +2H2O=2Mn OOH +2 OH 总反应:总反应:Zn+ 2MnO2+2 H2O =2 Mn OOH+ Zn(OH)2碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池金属棒碱性锌锰电池的优点:碱性锌锰电池的优点: 电流稳定,放电容量、时间增大几倍,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。普通锌锰干电池普通锌锰干电池缺点: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152 2、迷你型电池(电解质、迷你型电池(电解质KOHKOH)
10、优点:电压高、稳定,低污染。优点:电压高、稳定,低污染。 用途:手表、相机、心率调节器用途:手表、相机、心率调节器 HgO(S)+Zn(S)=Hg(l)+ZnO(S)Zn(S)=2Ag(l)+ZnO(S)负极(锌):负极(锌):Zn-2e- + 2OH - =ZnO+H2O正极(银):正极(银): Ag2O+ 2e- + H2O=2Ag+2OH-163 3、锂电池、锂电池锂电池:锂电池:(- -)LiLi(S S) LiILiI(晶片)(晶片) I I2 2(+(+) 锂亚硫酰氯电池锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl(Li-SOCl2 2) ):8Li+3SOCl8Li+3SOCl2 2=6LiC
11、l+Li=6LiCl+Li2 2SOSO3 3+2S+2S负极:负极: ;正极:;正极: 。用途:质轻、高能用途:质轻、高能( (比能量高比能量高) )、高工作效率、高稳定电压、工、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命,广泛应用于军事和航空领域。作温度宽、高使用寿命,广泛应用于军事和航空领域。8Li-8e8Li-8e- -=8Li=8Li+ +3SOCl3SOCl2 2+8e+8e- -=6Cl=6Cl- -+SO+SO3 32-2-+2S+2S17电池铅蓄电池电池铅蓄电池1、电极材料及原料、电极材料及原料2、电解质溶液、电解质溶液3、电极反应式:、电极反应式:正极:正极:PbO2
12、负极:负极:PbH2SO4溶液溶液负极(负极(Pb): Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O 正极(正极(PbO2): PbO2+4H+SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O总反应:总反应:(放电时放电时)( (二二) )二次电池二次电池( (可充电可充电) )转移转移1mole-消耗多少消耗多少molH2SO4182PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充电过程充电过程PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq) 还原反应还原反应阴极:阴极:阳极:阳
13、极:PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) 氧化反应氧化反应接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极充电过程总反应:充电过程总反应:2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)铅蓄电池的充放电过程:铅蓄电池的充放电过程:放电放电充电充电193)铅蓄电池优缺点简析铅蓄电池优缺点简析缺点:缺点:比能量低、笨重、废弃电池污染环境比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点:优点:可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉价格低廉其它二次电池其它二次电
14、池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池离子蓄电池202 2、银锌蓄电池、银锌蓄电池 正极壳填充正极壳填充AgAg2 2O O和石墨,负极盖填充锌汞合和石墨,负极盖填充锌汞合金,电解质溶液金,电解质溶液KOHKOH。反应式为:。反应式为:2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 写出电极反应式。写出电极反应式。充电充电放电放电21银银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为:充电和放电过程可以表示为:2Ag+Zn(OH
15、)2 Ag2O+Zn+H2O放电放电充电充电此电池放电时,负极上发生反应的物质是(此电池放电时,负极上发生反应的物质是( )A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn电极反应:电极反应:负极:负极:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极:正极:Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-223 3、镍镉电池、镍镉电池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放放电电充电充电负极材料:负极材料:CdCd; 正极材料:正极材料:涂有涂有NiO2NiO2,电解质:电解质:KOHKOH溶液。反应式如下:溶液。反应式如下:写出电极反应式。写出电极反应式。 特点:比铅蓄电池
16、耐用,可密封反复使用。特点:比铅蓄电池耐用,可密封反复使用。 23氢氧燃料电池工作原理氢氧燃料电池工作原理介质介质电池反应:电池反应: 2H2 + = 2H2O 酸性酸性负极负极正极正极中性中性负极负极 正极正极碱性碱性负极负极正极正极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-( (三三) )燃料电池燃料电池24固体氢氧燃料电池固体氢氧燃料电池固体电解质介质固体电解质介质电池反应: 2H2 + = 2H2O
17、负极正极负极 正极2H2 - 4e- +2O2= 2H2O O2 + 4e-= 2O2 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 25它是以两根金属铂片插入它是以两根金属铂片插入KOH溶液溶液中作电极,又在两中作电极,又在两极上分别通入甲烷极上分别通入甲烷和氧气。电极反应为:和氧气。电极反应为:负极:负极:正极:正极:电池总反应:电池总反应:2O2+ 4H2O +8e-= 8OH -CH4+ 10OH -8e-= CO32- + 7H2OCH4+ 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3 H2O甲烷新型燃料电池甲烷新型燃料电池分析溶液的分析溶液的pH变化。电
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