2019年高考化学新型电池及电化学复习课件PPT文档格式.pptx

1、MnO2+2H2O+2e-=Mn（OH）2+2OH-电池反应：Zn+MnO2+H2O=ZnO+Mn（OH）2,9,02.,直击高考,（2015，全国2）26.（14分）酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属 锌，中间是碳棒，其周围是有碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数 据如下表，溶解度/（g/100g水）,10,02.,直击高考,11,02.,一、一次电池铜锌原电池,铜-锌原电池负极：Zn=Zn2+2e-正极：Cu2+2e-=Cu电池反应：Zn+Cu2+=Zn2+Cu,（2015，天津）4.锌铜

2、原电池装置如图所示，其中阳离子交换 膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（C）铜电极上发生氧化反应电池工作一段时间后，甲池的c（SO4）减小2电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液 中电荷平衡,12,02.,一、银锌电池,一次电池：民用可提供较低的电压、稳定的电流，纽扣 电池。二次蓄电池优点：具有极高的电容量、稳定的电池性能。缺点：寿命短，不耐过充电，成本很高。用于：飞机、导弹、数码设备总反应：Ag2O2+2Zn+2H2O 2Ag+2Zn（OH）2,13,储备电池：具有较长的干态储存寿命。,02.,二、二次电池新能源汽车常用动力

3、电池,01,04,03,02,14,铅酸蓄电池,燃料电池,镍氢电池,锂离子电池,02.,二、二次电池主流新能源汽车电池一览,比亚迪F6：磷酸铁锂电池,一汽奔腾B70：氢氧燃料电池,特斯拉MODEL S：镍钴铝三元电池,北汽E150：镍钴锰与磷酸铁铝电池混合,15,02.,2-1、铅酸蓄电池轻度混合动力车使用,负 极：Pb+SO 2-2e-PbSO 44,正 极：PbO2+4H+SO 2-+2e-PbSO+2H O442,阳 极：PbSO4+2H2O 2e-PbO2+4H+SO42-,4,阴极：PbSO4+2e-Pb+SO 2-,总反应：PbO2+2H2SO4+Pb,2PbSO4+2H2O,放电

4、,充电,放电,充电,16,02.,2-2、镍氢电池运用电动汽车,负极：MH+OH-e-M+2H2O正极：NiOOH+H2O+e-Ni（OH）2+OH-放电反应：MH+NiOOH M+Ni（OH）2阳极：Ni（OH）2+OH-e-NiOOH+H2O阴极：M+H2O+e-MH+OH-充电反应：M+Ni（OH）2 MH+NiOOH,镍氢电池正极是活性物质氢氧化氧镍，负 极是储氢合金，用氢氧化钾作为电解质，比镍镉电池使用寿命长，对环境无污染，缺点是价格贵，性能比锂电池差。,17,02.,2-3、锂电池 vs 锂离子电池,锂电池锂电池正极材料：二 氧化锰或亚硫酰氯，负极：金属锂。,18,锂离子电池锂离子

5、电池是锂电池发展 来的。正极：含锂化合物负，极：碳材料为主。,锂电池Lithium Battery,02.,2-3、锂电池,缺点：安全性差，金属锂易枝晶化，易吸水反应，不稳定。,19,02.,2-3、锂离子电池正极原材料正极材料由于成本占比高，约占电池总成本40%左右，对电池容量起决定作用，是电池的关键材料。,负极材料是锂离子电池储存锂的主体占锂电池总成本515%，使锂离子在充放电过程中嵌入与脱出。负极 材料主要影响锂电池的首次效率、循环性能等，负极材料的性能也直接影响锂电池的性能。随目前的锂离 子电池负极材料已经从单一的人造石墨发展到了天然石墨、中间相碳微球、人造石墨为主，软碳/硬碳、无 定

6、形碳、钛酸锂、铝基合金、硅基合金、纳米合金材料等多种负极材料共存的局面。,而从负极材料的种类上来看，整个负极材料市场将仍然以天然石墨和人造石墨为主体。随着整个市场对高容量、高功率 负极材料需求的逐步提升以及新一代负极材料（如硅基材料等）制备工艺的逐渐成熟，市场重心也会逐步向新一代负极 材料偏移。,天然石墨人工石墨电镜下天然石墨,天然石墨分子结构,C原子,共价键,02.,2-3、锂离子电池负极原材料,21,Li,Mn,Co,Ni,Li+,Li+,Li+Li+Li+Li+Li+,Li+Li+Li+Li+Li+Li+,Li+,锂电池原理：以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，

7、没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子 电池。充电时，正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。放电时，嵌在负极碳层中的锂离子脱,出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。,隔膜,锂化合物正极,负极反应：6C+xLi+xe-LixC6,总反应：LiFePO4+6C Li（1-x）FePO4+LixC6,正极反应：LiFePO4 Li（1-x）FePO4+xLi+xe-,Discharge,Charge,AL正极,Cu负极,+,

8、-,石墨负极,02.,2-3、锂离子电池原理,放电,充电,放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。放电,充电放电时锂离子脱嵌，充电时锂离子嵌入。,放电,充电,22,02.,直击高考,（2014，全国2）122013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液 离子电池体系。下列叙述错误的是（C）Aa为电池的正极 B电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLi放电时，a极锂的化合价发生变化放电时，溶液中的Li从b向a迁移,23,02.,直击高考,（2018，全国1）7磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电 池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：,

9、下列叙述错误的是（D）A合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li“沉淀”反应的金属离子为Fe3+D上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠,24,02.,三、燃料电池,燃料电池是一种把燃料所具有的化 学能直接转换成电能的化学装置。燃料电池：能量转换装置二次电池：能量储存装置 组成：阴极、阳极、电解质,25,02.,三、燃料电池根据电解质分类,1、质子交换膜燃料电池（PEMFC）,2、碱性燃料电池（AFC）,3、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）,4、固体氧化物燃料电池（SOFC）,5、磷酸燃料电池（PAFC）,26,02.,三、燃料电池分类,27,02.,3

10、-1 质子交换膜燃料电池（PEMFC）,1、由阴极、阳极和质子交换膜（Nafion膜）组成2、阳极：H2 2e-H2阴极：O2+4H+4e-2H2O总反应：2H2+O2 2H2O,28,直接甲醇燃料电池（DMFC）（甲酸、乙酸等）阳极：CH3OH+H2O CO2+6H+6e-阴极：3/2O2+6H+6e-3H2O总反应：CH3OH+3/2O2 CO2+H2O,02.,直击高考,（2018，全国1）13最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实 现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：,E

11、DTA-Fe2+e-=EDTA-Fe3+2EDTA-Fe3+H2S=2H+S+2EDTA-Fe2+该装置工作时，下列叙述错误的是,（C）,A阴极的电极反应：CO2+2H+2e-=CO+H2O B协同转化总反应：CO2+H2S=CO+H2O+S石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性,Angew.Chem.Int.Ed.,2018,DOI:10.1002/anie.201713029,29,02.,直击高考,（2015，全国1）11微生物电池是指在微生物的作用下将化学能 转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物

12、电池 的说法错误的是（A）A正极反应中有CO2生成 B微生物促进了反应中电子的转移 C质子通过交换膜从负极区移向正极区 D电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O,30,研究背景,31,研究背景葡萄糖燃料电池简介,原料来源广泛，环境污染少操作条件温和 生物相容性好无需充电即可产生持续电流,32,02.,3-2 碱性燃料电池,3-3固体氧化物燃料电池,1、由阴极、阳极和电解质溶液（KOH）组成；2、阳极：H2+2OH-2e-2H2O+O2 阴极：O2+H2O+2e-2OH-总反应：2H2+O2 2H2O,在中高温下直接将储存在燃 料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全

13、固态化学发电装置。,33,02.,3-4 熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）,采用碱金属（Li、Na、K）的碳酸盐作为电解质隔膜，Ni-Cr/Ni-Al合金为阳 极，NiO为阴极，电池工作温度为650-700，在此温度下电解质成熔融状态，导电离子为碳酸根离子（CO3）2-阳极：H2+CO3 H2O+CO2+2e2-阴极：CO2+1/2O2CO32-总反应：H2+1/2O2+CO2（阴极）H2O+CO2（阳极）既可以使用纯氢气做燃料，也可以使用由 天然气、甲烷、石油、煤气等转化产生的富氢合成气做燃料。,34,02.,直击高考,（2015江苏）10.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图下列有 关该电池的说法正确的是（D）A、反应CH4+H2O=3H2+CO，每消耗1molCH4转移12mol电子B、电极A上H2参与的电极反应为：H2+2OH2e=2H2OC、电池工作时，CO3向电极B移动2D、电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e=2CO32,35,02.,3-5 磷酸燃料电池（PAFC）,磷酸型燃料电池（PAFC）是以磷酸