高中化学课件：4化学电源 13页

第四章 电化学基础 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。 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 　　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。 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 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。 一次电池 • 普通锌锰干电池：活性物质为NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填 有MnO2 和炭黑。电极反应式： 负 极：Zn - 2e－＝　Zn2+ 正 极：2NH4+ + 2e－+2MnO2＝ Mn2O3+ 2NH3↑＋ H2O 总反应：Zn + 2NH4+ +2MnO2＝ Zn2+ +Mn2O3+ 2NH3↑＋ H2O • 碱性锌锰干电池：活性物质为KOH和淀粉糊作电解质，还填 有MnO2 和炭黑。电极反应式： 负 极：Zn - 2e－ + 2OH- ＝ Zn(OH)2 正 极：2MnO2 + 2e－+ 2H2O ＝ 2MnOOH + 2OH- 总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O＝ 2MnOOH + Zn(OH)2 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 + SO42- -2e-＝PbSO4 正 极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-＝PbSO4 + 2H2O 总反应：Pb + PbO2 + 2H2SO4＝2PbSO4 + 2H2O 　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 个可逆反应式： Pb + PbO2 + 2H2SO4＝＝2PbSO4 + 2H2O 放电 充电 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。 燃料电池 燃料电池 • 氢氧燃料电池：一种高效低污染的新型电池。 负 极：2H2 - 4e-＝4H+ 正 极：O2 + 4H+ + 4e-＝2H2O 总反应：2H2 + O2＝2H2O 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，H2是负极 1 2 H NiO(OH)2  Ni(OH) 2 C 镍氢（MH-Ni) 电池 电池反应：H2 + 2NiOOH =2Ni(OH)2 负极： H2 + 2OH- - 2e- = 2H2O 正极： 2NiOOH + 2H2O + 2e-= 2Ni(OH)2 +2 OH-