《化学电源》参考课件2

1、组成原电池的条件组成原电池的条件 有两种活动性不同的金属（或一种是非金有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极属导体）作电极 电极材料均插入电解质溶液中电极材料均插入电解质溶液中 两极相连形成闭合电路两极相连形成闭合电路 一个自发进行的氧化还原反应一个自发进行的氧化还原反应 正负极的判断正负极的判断 电极电极电极材料电极材料反应类型反应类型电子流动方电子流动方向向负极负极还原性较还原性较强的金属强的金属氧化反应氧化反应负极向外电负极向外电路提供电子路提供电子正极正极还原性较还原性较弱的金属弱的金属还原反应还原反应正极从外电正极从外电路得到电子路得到电子 通过日常生活和学习，你知道哪些

2、电池？它通过日常生活和学习，你知道哪些电池？它们都是化学电池吗？它们在哪些方面得到应用？们都是化学电池吗？它们在哪些方面得到应用？电电池池 原子能电池原子能电池将化学能转换成电能的将化学能转换成电能的装置装置将太阳能转换成电能的将太阳能转换成电能的装置装置将放射性同位素自然衰变将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热电转时产生的热能通过热电转换器转变为电能的装置换器转变为电能的装置电池的分类电池的分类 化学电池化学电池 太阳能电池太阳能电池化学电池的分类化学电池的分类化化学学电电池池 一次电池一次电池 二次电池二次电池 燃料电池燃料电池也叫干电池也叫干电池也叫充电电池也叫充电电池或蓄电池或蓄电

3、池一、一次电池介绍一、一次电池介绍一次电池一次电池普通锌锰干电池普通锌锰干电池碱性锌锰电池碱性锌锰电池锌银电池锌银电池锂电池锂电池普通锌锰干电池普通锌锰干电池普通锌普通锌-锰干电池的电极方程式锰干电池的电极方程式负极（锌筒）：负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+正极（石墨）：正极（石墨）：2MnO2+2NH4+ 2e- =Mn2O3+2NH3+H2O总反应：总反应： Zn+ 2MnO2 +2NH4+ =Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O也可以：负极（锌筒）：也可以：负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+正极（石墨）：正极（石墨）： 2NH4+ 2e- =2NH3+H2总反应：总反应： Zn+

4、2NH4+ =Zn2+2NH3+H2 随着用电器朝着小型化、多功随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。的要求。 体积小、性能好的碱性锌锰体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。放电电流大幅度提高。锌粉和KOH的混合物MnO2金属外壳碱性锌锰电池碱性

5、锌锰电池负极：负极：Zn + 2OH 2e = Zn(OH)2 正极：正极：2MnO2 + 2H2O +2e = 2MnOOH + 2OH 总反应：总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O = 2MnOOH + Zn(OH)2 锌银电池锌银电池负极：负极：Zn + 2OH 2e = ZnO + H2O正极：正极：Ag2O + H2O + 2e = 2Ag + 2OH总反应：总反应：Zn + Ag2O = ZnO +2Ag 这种电池比能量大、电压稳定，储存时间长，适这种电池比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电，常制成纽扣式电池，广泛用于电宜小电流连续放电，常制成纽扣式电池，广泛用

6、于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。锂电池锂电池锂电池以金属锂作负极，石墨作正极，电锂电池以金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂（解质溶液由四氯化铝锂（LiAlCl4）溶解在）溶解在亚硫酰氯（亚硫酰氯（SOCl2）中组成）中组成负极：负极：8Li 8e = 8Li+正极：正极：3SOCl2 + 8e = SO32 + 2S + 6Cl总反应：总反应：8Li + 3SOCl2 = 6Li + Li2SO3 + 2S 锂是密度最小的金属，用锂作为电池的锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比负极，跟用相

7、同质量的其他金属作负极相比较，使用较，使用 寿命大大延长。锂电池的比能量高寿命大大延长。锂电池的比能量高电压高，工作温度宽。电压高，工作温度宽。 由于锂电池性能优异，广泛应用于军事和由于锂电池性能优异，广泛应用于军事和空间领域，民用领域以微小功率为主，例如用空间领域，民用领域以微小功率为主，例如用作电脑、手表、照相机、心脏起搏器等的电源作电脑、手表、照相机、心脏起搏器等的电源锂电池的特点及用途锂电池的特点及用途二、二次电池介绍二、二次电池介绍铅蓄电池铅蓄电池镉镍电池镉镍电池氢镍电池氢镍电池锌银电池锌银电池锂离子电池锂离子电池聚合物锂离子电池聚合物锂离子电池二次电池二次电池铅蓄电池铅蓄电池负极（

8、负极（ Pb ）：）： Pb(s) + SO42-(aq) - 2e- = PbSO4 (s) 正极（正极（PbO2）：）： PbO2 (s) +4H+ (aq) + SO42-(aq) + 2e- = PbSO4 (s) +2H2O (l) 总反应：总反应： Pb (s) + PbO2 (s) +2 H2SO4 (aq) = 2PbSO4 (s) +2H2O (l) 铅蓄电池放电的电极反应：铅蓄电池放电的电极反应：阴极：阴极：PbSO4 (s) + 2e- = Pb(s) + SO42-(aq) 阳极：阳极： PbSO4 (s) +2H2O (l) - 2e- = PbO2 (s) +4H+

9、 (aq) + SO42-(aq) 总反应：总反应： 2PbSO4 (s) +2H2O (l) = Pb (s) + PbO2 (s) +2 H2SO4 (aq) 铅蓄电池充电的反应：铅蓄电池充电的反应：可以把上述反应写成一个可逆反应方程式：可以把上述反应写成一个可逆反应方程式：Pb (s) + PbO2 (s) +2 H2SO4 (aq) 2PbSO4 (s) +2H2O (l)放电放电充电充电还原反应还原反应氧化反应氧化反应新型燃料电池新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输贮藏在电池内，而是在工作时，不

10、断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池入，同时将电极反应产物不断排出电池 介质介质电池总反应电池总反应： 2H2 + = 2H2O 酸性酸性负极负极正极正极中性中性负极负极 正极正极碱性碱性负极负极正极正极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-氢氧燃料电池氢氧燃料电池介质介质电池反应：电池反应： 2H2 + = 2H2O 负负极极正正极极负负极极 正正极极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4

11、H+ + 4e-= 2H2O 2H2 - 4e- +2O2= 2H2O O2 + 4e-= 2O2 固体燃料电池固体燃料电池典例讲解典例讲解 1. 航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式便和不污染环境等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应方程式都可表示为：两种，它们放电时的电池总反应方程式都可表示为：2H2 +O2 = 2H2O，酸式氢氧燃料电池的电解质是酸，酸式氢氧燃料电池的电解质是酸，其负极反应可表示其负极反应可表示2H2 4e-=4H+，则其正极反应表示，则其正极反应表示为：为：

12、 ；碱式氢氧燃料电池的电；碱式氢氧燃料电池的电解质是碱，其正极反应表示为解质是碱，其正极反应表示为O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-，则其负极反应可表示为：，则其负极反应可表示为： 。 O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O2H2 +4OH- 4e- = 4H2O 2. 2. 蓄电池在放电时是起原电池作用，充电时是起蓄电池在放电时是起原电池作用，充电时是起电解池作用，爱迪生电池分别在充电和放电时发生电解池作用，爱迪生电池分别在充电和放电时发生的反应为：的反应为： 根据爱迪生蓄电池的原理作出的下列判断中错误的是（根据爱迪生蓄电池的原理作出的下列判断中错误的是（ ）放电时，放电时，Fe

13、为负极，为负极，NiO2为正极为正极充电时阳极上的电极反应为：充电时阳极上的电极反应为：Ni(OH)2-2e - +2OH-=NiO2+2H2O放电时，电解质溶液中的阴离子向正极方向移动。放电时，电解质溶液中的阴离子向正极方向移动。蓄电池的电极必须浸在某种酸性溶液中蓄电池的电极必须浸在某种酸性溶液中蓄电池的电极必须浸在某种碱性溶液中蓄电池的电极必须浸在某种碱性溶液中A.和和 B.只有只有 C.和和 D.和和 A3.3.下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述正确的是示，下列叙述正确的是( )( )A Aa a电极是负极电极是负极B Bb

14、b电极的电极反应为：电极的电极反应为：4OH4OH- -4 e4 e2H2H2 2O O 2 2 C C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D D氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源AD（1）光合作用有二氧化碳与水合成葡萄糖，）光合作用有二氧化碳与水合成葡萄糖，同时放出氧气，写出化学方程式。同时放出氧气，写出化学方程式。6CO2（g)+ 6H2O (l) = C6H12O6 (g) + O2 (g) 光、叶绿体光、叶绿体化学电池的创新设想化学电池的创新设想（2）设想将写成的反应式倒过来，可设计成一）设想将写

15、成的反应式倒过来，可设计成一个原电池，产生电流。这样，我们通过正逆反应，个原电池，产生电流。这样，我们通过正逆反应，就从太阳能产生了电能。写出这种原电池的电极就从太阳能产生了电能。写出这种原电池的电极反应。反应。负极：负极： C6H12O6+ 6H2O 24e- = 6CO2 +24H+正极：正极： O2 + 4 H+ +4 e- = 2H2O（3）该电池的电动势为）该电池的电动势为1.24V，设有一长满绿，设有一长满绿藻的正方形游泳池，边长藻的正方形游泳池，边长10m，在平均光照度，在平均光照度下每下每 12 面积上可按上述原电池产生面积上可按上述原电池产生1mA 电流，电流，求该游泳池产生的总电力。求该游泳池产生的总电力。1.241