發(fā)展中的化學(xué)電源課件

1、發(fā)展中的化學(xué)電源,生物學(xué)家在解剖青蛙大腿的時候，發(fā)現(xiàn)金屬刀一碰傷青蛙的大腿，青蛙就會發(fā)生顫抖，請同學(xué)們展開聯(lián)想，推測可能的原因？,物理學(xué)家付打恰在觀察，受到啟發(fā)，他認(rèn)為一定是青蛙腿中的組織液含有電解質(zhì)溶液，金屬刀在切割的時候產(chǎn)生了電流。于是他用鋅、銅做電極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液，制成了世界上的第一個電池。,有一位化學(xué)家在伏打電池中加入淀粉 ，制成了我們現(xiàn)在使用的電池的祖先,化學(xué)電源,一、干電池 特點(diǎn)：內(nèi)部的氧化還原 反應(yīng)不可逆 （1）鋅錳干電池,負(fù)極： 鋅片（鋅皮） 正極： MnO2、石墨棒（碳棒） 電解質(zhì)：NH4Cl 、ZnCl2 、淀粉,電極反應(yīng) 負(fù)極：Zn - 2e- = Zn2+ 正極：

2、MnO2 + 2 NH4+ +2e- Mn2O3 + 2NH3 + H2O 總反應(yīng)： Zn + MnO2 + 2 NH4+ Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2,（2） 紐扣式電池,負(fù)極： Zn（汞齊） 正極： HgO、碳粉 電解質(zhì)： 飽和ZnO 、KOH糊狀物,電極反應(yīng) 負(fù)極：Zn (汞齊) + 2OH- ZnO + H2O + 2e- 正極：HgO + H2O +2e- Hg +2OH- 總反應(yīng)：Zn (汞齊) + HgO ZnO + Hg,堿性鋅錳電池： ZnZnCl2、 KOHMnO2，C Zn + 2MnO2 + 2H2O + 2OH- Zn(OH)2-4 + 2MnO(

3、OH),二、充電電池（二次電池）,(1) 鉛蓄電池,鉛蓄電池的放電過程：,負(fù)極：Pb+SO42- = PbSO4+2e- 正極：PbO2+SO42-+4H+2e - =PbSO4+ 2H2O 電池總反應(yīng)： Pb+ PbO2+2SO42- +4H+ = 2PbSO4+2H2O,鉛蓄電池的充電過程：,陰極： PbSO4 +2e- Pb+SO42- 陽極： PbSO4+ 2H2O PbO2+SO42-+4H+2e- 電池總反應(yīng)： 2PbSO4+2H2O Pb+ PbO2+2SO42- +4H+,充電、放電反應(yīng)可寫為：,鉛蓄電池的性能和用途：,鉛酸性蓄電池的電動勢2.1V，可逆性好，穩(wěn)定，放電電流大，

4、價廉，笨重。 常用作汽車的啟動電源，坑道、礦山和潛艇的動力電源，以用變電站的備用電源。,(2) 堿性蓄電池（日常生活中使用的充電電池）,Cd Ni電池 Cd KOH (20%) NiO(OH) 電池反應(yīng)： Cd + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Cd (OH)2,電池反應(yīng)： Fe + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Fe (OH)2,（3）金屬氫化物鎳電池（MHNi電池 ） 負(fù)極：儲氫合金（金屬氫化物），如：LaNi2.5Co2.5 正極：Ni 電解質(zhì)：KOH,4）鎳氫電池（高壓鎳氫電池）,正極：Ni電極 NiO（OH）+ H2O +

5、e- = Ni(OH)2+OH- 負(fù)極：氫電極 1/2H2 + OH- = H2O + e- 總反應(yīng)： 1/2H2 + NiO(OH) = Ni(OH)2 電解質(zhì)：KOH,5) 鋰電池,LiMnO2非水電解質(zhì)電池 ： 負(fù)極片狀金屬Li 正極MnO2 電解質(zhì)LiClO4 + 混合有機(jī)溶劑 隔膜聚丙烯 電池反應(yīng)： 負(fù)極 Li = Li+ + e- 正極 MnO2 + Li+ + e- = LiMnO2 總反應(yīng) Li + MnO2 = LiMnO2,三、新型燃料電池,氫氧 燃料電池 還原劑（燃料）： H2 CH3OH CH4 負(fù)極 氧化劑 ： O2 空氣正極 電極材料： 多孔碳、多孔鎳，Pt Pd

6、Ag等貴金屬（催化劑） 電解質(zhì)： 堿性、酸性、固體電解質(zhì)、高分子等,負(fù)極（燃料極）多孔碳或多孔鎳（吸附H2） 正極（空氣極）多孔性銀或碳電極（吸附O2） 電解液30%KOH溶液，置于正負(fù)極之間。 電池符號：（C）NiH2 KOH (30%) O2Ag (C) 電池反應(yīng)： 負(fù)極 2H2 + 4OH- = 4H2O + 4e- （氧化） 正極 O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- （還原） 總反應(yīng) 2H2 + O2 = 2H2O,堿性氫氧燃料電池,堿性氫氧燃料電池結(jié)構(gòu),廢舊電池的危害：,水俁病 1950年代日本九州水俁市及其附近地區(qū)，氮肥廠排出的含汞廢水污染海水，汞受水底微生物作用而轉(zhuǎn)化為

7、甲基汞。水俁灣附近漁村陸續(xù)出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者，1956年報道的首批病人，主要癥狀為肢端麻木、感覺障礙、視野縮小。以后在患者中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)上肢震顫、共濟(jì)失調(diào)、發(fā)音困難、視力和聽力障礙、智力低下、精神失常等臨床所見。,經(jīng)過調(diào)查證實(shí)該病是長期食用被甲基汞污染的魚類和貝類所致的甲基汞中毒，并定名為水俁病。據(jù)報道70年代日本正式確定為水俁病的病人達(dá)784名，有103名已死亡，另外尚有約3000名屬可疑病人。甲基汞可通過胎盤進(jìn)入胎兒體內(nèi)致先天性水俁病。也可通過母乳進(jìn)入嬰兒體內(nèi)。,痛痛病,1955年，在日本神通川沿岸的一些地區(qū)出現(xiàn)了一種怪病，開始時人們只是在勞動之后感到腰、背、膝等關(guān)節(jié)處疼痛。休息或洗澡后可以

8、好轉(zhuǎn)?？墒侨绱藥啄曛筇弁幢榧叭恚说恼；顒邮艿较拗?，就是大喘氣時都感到疼痛難忍。人的骨骼軟化，身體萎縮，骨骼出現(xiàn)嚴(yán)重畸形，嚴(yán)重時，一些輕微的活動或咳嗽都可以造成骨折。最后，病人飯不能吃、水不能喝，臥床不起，呼吸困難，病態(tài)十分凄慘，終于在極度疼痛中死去。 這種怪病的發(fā)生和蔓延，引起人們的極度恐慌，但是誰也不知道這是什么病，只能根據(jù)病人不斷地呼喊“痛啊，痛啊！”而稱其為痛痛病。,原來在日本明治初期，三井金屬礦業(yè)公司在神通川上游發(fā)現(xiàn)了一個鉛鋅礦，于是在那里建了一個鉛鋅礦廠。在鉛鋅礦石中還含有一種叫做鎘的金屬，化學(xué)符號是Cd。鎘進(jìn)入人體后，主要蓄積于腎臟，對腎臟造成損害，抑制維生素D的活性。維生素D是人體不可缺少的營養(yǎng)素，缺乏維生素D會妨礙鈣、磷在人體骨質(zhì)中的正常沉著和儲存，最后導(dǎo)致骨軟化。 這個工廠在洗礦石時，將含有