第四章電化學(xué)基礎(chǔ),2019年12月10日星期二,第二節(jié)化學(xué)電源,發(fā)明電池的故事,伏特是意大利帕維亞大學(xué)的研究電學(xué)的物理學(xué)家。有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖學(xué)家的一篇論文，說(shuō)動(dòng)物肌肉里貯存著電，可以用金屬接觸肌肉把電引出來(lái)?？戳诉@篇論文，伏特非常興奮，便決定親自來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。他用許多只活青蛙反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于發(fā)現(xiàn)，實(shí)際情況并不像加伐尼所說(shuō)的那樣，而是兩種不同的金屬接觸產(chǎn)生的電流，才使蛙腿的肌肉充電而收縮。為了證明自己的發(fā)現(xiàn)是正確的，伏特決定更深入地了解電的來(lái)源。,發(fā)明電池的故事,一天，他拿出一塊錫片和一枚銀幣，把這兩種金屬放在自己的舌頭上，然后叫助手將金屬導(dǎo)線把它們連接起來(lái)，剎時(shí)，他感到滿嘴的酸味兒。接著，他將銀幣和錫片交換了位置，當(dāng)助手將金屬導(dǎo)線接通的一瞬間，伏特感到滿嘴的咸味。這些實(shí)驗(yàn)證明，兩種金屬在一定的條件下就能產(chǎn)生電流。伏特想，只要能把這種電流引出來(lái)，就能大有作用。伏特經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于發(fā)明了被后人稱做“伏特電堆”的電池，這就是在銅板和鋅板中間夾上卡紙和用鹽水浸過(guò)的布片，一層一層堆起來(lái)的蓄電池。這種電池，今天仍然在使用著,為了紀(jì)念他的貢獻(xiàn)，人們把電壓的計(jì)量單位叫做伏特，簡(jiǎn)稱伏，符號(hào)V。比如我們手電筒里的電池的電壓是1.5伏特，我們家里的電燈的電壓是220伏特。,化學(xué)電源,學(xué)與問(wèn)在日常生活和學(xué)習(xí)中，你用過(guò)哪些電池，你知道電池的其它應(yīng)用嗎？,電池,化學(xué)電池,太陽(yáng)能電池,原子能電池,將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置,將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置,將放射性同位素自然衰變時(shí)產(chǎn)生的熱能通過(guò)熱能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,、化學(xué)電池分類,電池中的反應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行一次氧化還原反應(yīng)并放電之后，就不能再次利用,又稱充電電池或蓄電池在放電后經(jīng)充電可使電池中的活性物質(zhì)獲得重生，恢復(fù)工作能力，可多次重復(fù)使用,是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的化學(xué)電源，又稱連續(xù)電池,干電池：,電池中的電解質(zhì)溶液制成膠體，不流動(dòng)，故稱干電池,鉛蓄電池、鋅銀蓄電池、鎳鎘電池、鋰離子電池,氫氣、甲醇、天然氣、煤氣與氧氣組成燃料電池。,如：普通鋅錳電池、堿性鋅錳電池、鋅銀紐扣電池,一、化學(xué)電池,小型高性能燃料電池,、化學(xué)電池優(yōu)點(diǎn),（）能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。,（）可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。,（）易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。,、判斷電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn),（）比能量,符號(hào)(Ah/kg)，(Ah/L),指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少,（）比功率,符號(hào)是W/kg，W/L),指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小,（3）電池的儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短,除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)的電池，其質(zhì)量好。,二、一次電池,普通鋅錳干電池：活性物質(zhì)為NH4Cl和淀粉糊作電解質(zhì)，還填有MnO2和炭黑。電極反應(yīng)式：負(fù)極：Zn-2eZn2+正極：2NH4+2e+2MnO2Mn2O3+2NH3H2O總反應(yīng)：Zn+2NH4+2MnO2Zn2+Mn2O3+2NH3H2O,優(yōu)點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：放電時(shí)間短，電壓下降快。,堿性鋅錳干電池：活性物質(zhì)為KOH和淀粉糊作電解質(zhì)，還填有MnO2和炭黑。電極反應(yīng)式：負(fù)極：Zn-2e+2OH-Zn(OH)2正極：2MnO2+2e+2H2O2MnOOH+2OH-總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2,優(yōu)點(diǎn)：電流穩(wěn)定，放電容量、時(shí)間增大幾倍，不會(huì)氣漲或漏液。,缺點(diǎn)：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價(jià)格較貴。,銀鋅電池,總反應(yīng)式:ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2電極反應(yīng)式:,負(fù)極:Zn2OH-2e-Zn(OH)2正極:Ag2OH2O2e-2Ag2OH-,電解液:KOH溶液,這種電池比能量大、電壓穩(wěn)定，儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)，適宜小電流連續(xù)放電，常制成紐扣式電池，廣泛用于電子手表、照相機(jī)、計(jì)算器和其他微型電子儀器。,鋰電池,鋰亞硫酰氯電池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S負(fù)極：；正極：。,用途：質(zhì)輕、高能(比能量高)、高工作效率、高穩(wěn)定電壓、工作溫度寬、高使用壽命，廣泛應(yīng)用于軍事和航空領(lǐng)域。,8Li-8e-=8Li+,3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S,三、二次電池,鉛蓄電池：其電池反應(yīng)可以正向和逆向進(jìn)行蓄電池放電時(shí)為自發(fā)電池，充電時(shí)為電解池充電后電池容量得到恢復(fù)，充放電次數(shù)可達(dá)千百次。放電時(shí)電極反應(yīng)式：負(fù)極：Pb+SO42-2e-PbSO4正極：PbO2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2O總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O充電時(shí)電極反應(yīng)式與放電時(shí)電極反應(yīng)式相反，所以可以把上述反應(yīng)寫成一個(gè)可逆反應(yīng)式：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,優(yōu)點(diǎn)：,可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉。,缺點(diǎn)：,比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境。,四、燃料電池,一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。電池的電極本身不包含活性物質(zhì)，只是一個(gè)催化轉(zhuǎn)化元件。工作時(shí)，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷地被排除，于是電池就連續(xù)不斷地提供電能。清潔、能量轉(zhuǎn)換率高的特點(diǎn)。,燃料電池,氫氧燃料電池：一種高效低污染的新型電池。負(fù)極：2H2-4e-4H+正極：O2+4H+4e-2H2O總反應(yīng)：2H2+O22H2O,酸性電解質(zhì)：,堿性電解質(zhì):負(fù)極:2H2-4e-+4OH-=4H2O正極:O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng):2H2+O2=2H2O,中性電解質(zhì):負(fù)極:2H2-4e-=4H+正極:O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng):2H2+O2=2H2O,電解質(zhì)溶液：KOH,負(fù)極：CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O,正極：2O2+4H2O+8e-=8OH-,甲烷燃料電池。CH4+2O2+2OH-=CO32-+2H2O,甲醇燃料電池2CH3OH+4OH-+3O2=2CO32-+6H2O,電解質(zhì)溶液：KOH,正極：3O2+6H2O+12e-=12OH-,負(fù)極：2CH3OH+16OH-12e-=2CO32-+12H2O,五、書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：,1確定原電池的正負(fù)極，弄清正負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)；2.電極反應(yīng)是一種離子反應(yīng)，遵循書寫離子反應(yīng)的所有規(guī)則；3將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后，相加得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得