化学电源--上课

1、 形形色色的电池形形色色的电池 A A CuZn 稀稀H H2 2SOSO4 4KOH溶液溶液 CH4 O2 2 H2Oa极极 b极极用于汽车的铅蓄电池和燃料电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池用途广泛的电池用途广泛的电池用于用于“神六神六”的太阳能电的太阳能电池池笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池手机专用电池手机专用电池摄像机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电各式各样的纽扣电池池化学电池化学电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碱性锌锰电池碱性锌锰电池铅蓄电池铅蓄电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池锂离子电池锂离子电池银锌蓄电池银锌蓄电池普通普通锌锰锌锰干电池干电池锌银纽扣电池锌银纽

2、扣电池一、化学电池的分类一、化学电池的分类1.锌银钮扣电池锌银钮扣电池正极：正极：AgAg2 2O + HO + H2 2O+O+ 2e2e- - =2Ag+2OH=2Ag+2OH负极：负极：Zn +2OHZn +2OH-2e-2e- - =Zn(OH)=Zn(OH)2 2总反应：总反应：Zn+AgZn+Ag2 2O+HO+H2 20=Zn(OH)0=Zn(OH)2 2+2Ag+2Ag电极分别为电极分别为AgAg2 2O O和和ZnZn电解质溶液为电解质溶液为KOHKOH银锌电池是一种高能电池，它质量轻、体积小，是人造银锌电池是一种高能电池，它质量轻、体积小，是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播

3、站等的电源。卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。 普通锌锰电池普通锌锰电池碱性电池碱性电池 锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌- -锰干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等2、普通干电池普通干电池负极负极正极正极422),(Zn NH ClZnClMnOC电池反应：电池反应：24322222()ZnMnONH ClMnOOHZn NHCl氢氧化氧锰氢氧化氧锰（Zn）：）：Zn 2e- = Zn2+（MnO2和和C）：）：优点：制作简单、价格便宜。优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。缺点：放电时间短，电压下降快。22MnO2 2N

4、H4+2 e2NH3+2MnOOH3、碱性锌、碱性锌-锰干电池锰干电池电解质：电解质：KOH负极：负极：ZnZnZn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2正极：正极：MnOMnO2 22MnO2+2H2O+2e- = 2MnOOH+2OH-缺点：缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电和连续放电电池反应：电池反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2单位质量的电极材单位质量的电极材料放出电能的大小料放出电能的大小可充电电池也称为可

5、充电电池也称为_电池，电池，可以反复可以反复_电和电和_电，电，是电池发展的一个重要方向。是电池发展的一个重要方向。二次二次放放充充铅蓄电池铅蓄电池锂电池锂电池放电过程总反应：放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb + SO42- -2e- =PbSO4 正极：正极：PbO2 + 4H+SO42-+2e- =PbSO4 +2H2O 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应负极：负极：放电过程放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程逆过程铅蓄电池铅蓄电池充电过程充电过程PbSO4 +2e- =Pb + SO42- 还原反应还原反

6、应阴极：阴极：阳极：阳极：PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H+ SO42- 氧化反应氧化反应充电过程总反应：充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电放电充电充电铅蓄电池铅蓄电池 铅蓄电池铅蓄电池用途：用途：电动自行车、汽车、发电站等都要用到它电动自行车、汽车、发电站等都要用到它优点：优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉可靠、价格低廉主要缺点：主要缺点：比能量低、废弃电池污染环境比能量低、废弃

7、电池污染环境其它二次电池其它二次电池银锌蓄电池、镉镍电池、镍氢电池、锂离子电银锌蓄电池、镉镍电池、镍氢电池、锂离子电池、锂离子蓄电池池、锂离子蓄电池2 2、银锌蓄电池、银锌蓄电池 正极壳填充正极壳填充AgAg2 2O O和石墨，负极盖填充锌汞合和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液金，电解质溶液KOHKOH。反应式为：。反应式为：Zn+AgZn+Ag2 2O+HO+H2 2O 2Ag+Zn(OH)O 2Ag+Zn(OH)2 2放电放电充电充电银银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：充电和放电过程可以表示为：2Ag+Zn(O

8、H)2 Ag2O+Zn+H2O放电放电充电充电此电池放电时，负极上发生反应的物质是（此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ）A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnD电极反应：电极反应：负极：负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-2、银锌蓄电池、银锌蓄电池镍镍镉可充电电池可发生如下反应：镉可充电电池可发生如下反应：由此可知，该电池的负极材料是由此可知，该电池的负极材料是Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2放电放电充电充电A. Cd （ A ）B. NiO(OH) D. Ni(OH)2C. C

9、d(OH)2电极反应：电极反应：负极：负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-3 3、镉镍电池、镉镍电池4.锂电池锂电池 锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同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较，质量的其他金属作负极相比较，质量轻、电压高、工作效率质量轻、电压高、工作效率高高使用寿命大大延长。使用寿命大大延长。使用锂电源的手机与手提电使用锂电源的手机与手提电脑脑8Li3SO2Cl26LiClLi2SO32S 总反应总反应亚硫酰氯亚硫酰氯 电解液电解液 KOH氢氧燃料

10、电池氢氧燃料电池2e-2e-氢气氢气氧气氧气H+ OH-A 负极负极 正极正极O2H2H2O三、燃料电池三、燃料电池 燃料电池燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、转换成电能的化学电池。（氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池）气燃料电池） 酸性电解质：酸性电解质：碱性电解质碱性电解质负极负极: 2H2-4e-+4OH-=4H2O正极正极: O2+2H2O+4e-=4OH-总反应总反应: 2H2+O2=2H2O负极：负极： 2H2-4e-=4H+正极：正极： O2+4H+4e-=2H2O总反应：总反应

11、：2H2+O2=2H2O燃料电池的规律燃料电池的规律燃料做负极，助燃剂氧气为正极燃料做负极，助燃剂氧气为正极电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。作用。能量转化率高能量转化率高(超过超过80%)，普通的只有，普通的只有30%，有利于节约能源。有利于节约能源。燃料电池与前几种电池的差别：燃料电池与前几种电池的差别：氧化剂与还原剂在工作时不断补充；氧化剂与还原剂在工作时不断补充；反应产物不断排出反应产物不断排出将铂丝插入将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，极上分别通入甲烷和氧气，

12、可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为通入甲烷的一极为_，这一极的电极反应，这一极的电极反应为为_；通入氧气的一极；通入氧气的一极为为_，电极反应为，电极反应为_，总，总反应为反应为_。负极负极CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O正极正极2O2+8e-+4H2O=8OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O若将氢气换成甲烷，若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应写出各电极的电极反应新型新型-海水电池海水电池 电池的能量比普通干电

13、池高电池的能量比普通干电池高20-50倍！倍！负极：负极：4Al 12e- = 4Al3+正极：正极：3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH-总反应：总反应：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3以海水电池为能源的航海标志灯以海水电池为能源的航海标志灯小结：化学电源化学电源1、一次电池、一次电池2、二次电池、二次电池3、燃料电池、燃料电池锌锰干电池锌锰干电池铅蓄电池铅蓄电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池掌握每一类典型掌握每一类典型电池的正负极、电池的正负极、电极反应；电极反应；了解了解每一类电池的优每一类电池的优缺点；对其它电缺点；对其它电池有初步的认识池有初步的认识化学电

14、池的组成化学电池的组成组 成负 极正 极电解质电子流向反应类型 电极材料电极上发生反应的物质能导电的物质能导电的物质还原性较强还原性较强的物质（大的物质（大多是金属电多是金属电极本身）极本身）氧化性较强氧化性较强的物质的物质酸、碱、酸、碱、盐溶液或盐溶液或熔融液熔融液流出电子流出电子流入电子流入电子氧化反应氧化反应还原反应还原反应减减 少少 污污 染染节节 约约 资资 源源练习练习1: 2004年江苏高考）碱性电池具有容量大、放年江苏高考）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：池

15、以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：Zn s 2MnO2 s H2O l Zn OH 2 s Mn2O3 s 下列说法错误的是下列说法错误的是 （ ）A 电池工作时，锌失去电子电池工作时，锌失去电子B 电池正极电极反应式为：电池正极电极反应式为： 2MnO2 s H2O l 2e Mn2O3 s 2OH aq 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 外电路中每通过外电路中每通过0 2 mol电子，锌的质量理论上减电子，锌的质量理论上减小小6 5 g C C2.2.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能

16、量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为电池，某种锂电池的总反应为Li + MnOLi + MnO2 2=LiMnO=LiMnO2 2, ,下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A A、 LiLi是正极，电极反应为是正极，电极反应为Li Li e e- - = Li= Li+ +B B、 LiLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li Li e e- - = Li= Li+ +C C、 LiLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为MnOMnO2 2 + e+ e- - = MnO= MnO2 2 D D、 LiLi是负极

17、，电极反应为是负极，电极反应为Li Li 2e2e- - = Li= Li2+2+B3 3、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用因而受到重视，可用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔的熔融盐混合物作电解质，融盐混合物作电解质，COCO为阳极燃气，空为阳极燃气，空气与气与COCO2 2的混合气为阴极燃气，制得在的混合气为阴极燃气，制得在6565下工作的燃料电池，完成有关的电池下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：反应式：负极反应式：负极反应式：2CO-4e2CO-4e- -+2CO+2CO3 32-2-=4CO=4CO2 2正极反应式：正极反应式：总反应式：总反应式：O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO2书写电极反应式应注意以下几点：书写电极反应式应注意以下几点：2 2负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如还原产物，与溶液的酸碱性有关（如4价的价的C