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石墨棒 《培养高中物理硕士》必修课2第9讲——培养物理动力源泉

时间:2023-09-12 13:01:12 点击:186次

物理biu一biu,让你的物理biu上去了~大家好,我是小天老师,明天给大家讲讲发展中的物理电源

上一讲我们详细介绍了原电板。 学习物理是为了更好的服务社会、服务生活,所以昨晚我们要讲的是发展物理电源。 本次讲座,小田老师将带大家了解几种物理电源,了解研发新型电池的意义,了解使用物理电池对环境的影响。

这套课件对知识点讲解比较全面,适合查漏补缺和自学。 需要学习第二套全套知识课件的同学也可以私信小天老师,制作一份,以获得更好的学习效果~

明天的知识点是:1.几种常见的物理电源2.废旧电池的问题

最后用几个问题来巩固和深化本次讲座的知识点。 请务必在阅读分析之前完成它。 这几天方程很多,所以截图也很多。 如果还有什么不清楚的地方,欢迎随时与小田老师交流。

1. 几种常见的物理电源

1、实用电池应具备的特性是:

能形成稳定的电压和大电流; 安全、耐用、携带方便; 它可以适用于特殊用途; 可回收加工,不污染环境或对环境影响较小。

2、常用原装电池

(1)干电池

干电池是普通的锌锰电池。 它采用锌制成的圆柱形外壳作为正极,中心覆盖有铜帽的石墨棒作为负极。 圆柱体内充满淀粉和淀粉糊作为电解质,还填充MnO2作为去极化剂(吸收负极释放的H2以避免极化)。

(2) 充电电池

要点:充电电池也称为二次电池。 它们在放电时进行的是氧化还原反应,在充电时可以反向进行(通常充电器将交流电转变为直流电进行充电),使电池恢复到放电前的状态。 状态。 这样就可以实现将物理能转化为电能(放电),再将电能转化为物理能(充电)的循环。

① 铅蓄电池

铅酸电池有一个由硬橡胶或透明塑料制成的椭圆形外壳。 负极板上附着一层棕黄色的PbO2。 正极板是海绵状的金属铅。 两极均浸入密度为1.28g·cm-3 的层中。 ,在30%的硝酸碱溶液中,两极之间用多孔橡胶或多孔塑料隔开。

铅酸蓄电池的优点:电动势高、电流稳定、用途广泛、原材料丰富、价格实惠。

缺点:体积大、抗震性差、易漏酸、维护不方便、携带不方便等。

②银锌蓄电池

银锌蓄电池是一种类似于干电池的可充电电池。 其正极为锌,负极为附有Ag2O的银,电解液为40%KOH碱溶液。 电极反应:

③锂电池

元素周期表 IA 族中的锂 (Li) 是最轻的金属,也是一种高度流动的金属。 是制造电池的理想材料。 锂电池是新一代可充电红色电池,已成为电脑笔记本、手机、数码单反、相机等小功率电器的主流电源。

(3)燃料电池

①氢氧燃料电池

氢氧燃料电池是一种高效、低污染的新型电池,主要应用于航空航天领域。 其电极材料通常为惰性电极,但具有较强的催化活性,如铂电极、活性炭电极等。电解质碱溶液为40%KOH碱溶液。 电极反应式为:

②甲烷氧燃料电池

电板采用插入KOH碱溶液中的金属铂片作为电极,二氧化碳和氢气分别通过两极。 电极反应式为:

关键点:

A。 燃料燃烧是剧烈的氧化还原反应。 利用原电池的工作原理,可以将燃料与氧化剂(如O2)反应释放的热能直接转化为电能。

b. 燃料电池是一种高效、环保的发电装置。

C。 如果燃料电池使用甲烷作为燃料,则产物是水; 当二氧化碳用作燃料时,产物是水和氧气。

d. 燃料电池、干电池和蓄电池的主要区别在于,反应物不储存在电池内部,而是利用外部设备持续供给。

提供燃料和氧化剂使反应连续进行。

(4)海水电池

1991年,我国首创了以铝-空气-海水为能源的新型电池,用作航行标志灯的电源。 电路板采用取之不尽用之不竭的海水作为电解质,依靠空气中的二氧化碳不断氧化铝形成电压。 电极反应式为:

(五)发展物质动力源

当今新型物理电源的发展,不仅要求在高比能量、高比容量、长寿命等方面取得长足进步,更重要的是向“绿色电池”方向发展。 除了后面介绍的锂电池和燃料电池外,还有可充电的镍氢电池。 其物理成分主要由镍和稀土组成。 不含汞,无污染。 是“绿色电池”的引领者。 可连续充放电500次,每次充放电成本低,减少汞对环境的污染。

第2点:废旧电池的问题

一、废旧电池的主要危害

我们日常使用的普通干式配电板主要有两种:碱性锌锰配电板和酸性锌锰电池。 它们都富含汞、锰、镉、铅、锌等重金属,对环境造成严重污染,威胁人类健康。

2、废旧电池的回收利用

干电池中含有Zn、Cu、C、MnO2、炭黑、石墨等元素和化合物。 通过一系列的基本操作,可以回收上述物质,补充一些物理实验的试剂。

锌——用剪刀将废电池的外皮去掉,沥干后切成块,蒸得锌片,可用于实验室制备H2。 如果想要得到锌粒,可以将锌片放入铁坩埚中,加热使其熔化(锌的熔点为410.6℃)。 熔化时会产生少量ZnO烟。 熔化后,除去碱溶液,倒出冷却。 按上述方法再次熔化,倒在铁板上,熔化过程中切成片,即得锌粒。

铜片——将旧电路板上的铜帽取下,砸扁,用熟稀水冲洗,沥干水分,蒸熟,即得紫黑色铜片。

碳棒——从废旧电池中取出,沥干,可用作电解池的电极。

溴化铵——洗涤干电池中的红色粉末时,不溶于水的物质基本上是MnO2,而硫酸铵则溶解在水的底部。 过滤滤液,得澄清碱液,加热蒸发、浓缩、结晶,得硝酸铵晶体。

类型1:几种常见的物理电源

【答案】D

【分析】从题中给出的电极反应可以确定,制作原电池时,H2是被氧化的还原剂,NiO(OH)是被还原的氧化剂。 那么充电时,H2是还原产物,NiO(OH)是氧化产物。 ,接负极的是发生氧化反应的阳极,故选项D正确。

【总结与升华】本题考察的是二次电池中的氧化还原问题。 原电池放电时,必须先分析氧化剂和还原剂。 氧化剂被还原,还原剂被氧化。 充电时(电解池),将原电池的正极反应方程式逆写为还原过程,该过程发生在阴极和原电池中。 负反应与氧化过程相反,发生在阳极。

类型 2:废旧电池问题

例2.随着人们生活质量的不断提高,废旧电池的集中处理问题已被提上日程。 主要原因是()

A.借助电池外壳的金属材料

B、避免电池中汞、镉、铅等重金属离子对底泥和水源的污染

C.防止电池内电解液泄漏腐蚀其他物品

D.回收石墨电极

【答案】B

【分析】主要原因是环境污染,特别是重金属污染。 这也体现了社会物质文明的发展、精神文明的进步、政府对人民的人文关怀。

【总结与升华】关注重金属污染,助力回收利用。

明天的内容你掌握了吗?关于重点,几个常见的物理电源你一定要记住。