高中化学必修2第二章_第二节_第二课时

1、空气电池空气电池锂电池锂电池第二节第二节 化学能与电能化学能与电能第二课时第二课时电极材料电子流向反应类型组 成 负 极 正 极 电解质相对活泼相对活泼的金属的金属流出电子流出电子氧化反应氧化反应酸酸、碱、碱或盐的或盐的溶液溶液相对不活泼的相对不活泼的金属金属（或能导（或能导电的非金属）电的非金属）流入电子流入电子还原反应还原反应原电池的组成原电池的组成 普通锌锰电池普通锌锰电池碱性电池碱性电池 镍镍镉镉电电池池小型高性能燃料电池小型高性能燃料电池 锂离子电池锂离子电池 镍氢电池镍氢电池 上图是锌锰干电池上图是锌锰干电池干电池负极：负极：Zn 2e- - = Zn2+（负极）（负极）（正极）（

2、正极）2NH4 4+ 2e- = 2NH3+H2总反应：总反应：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2正极：正极：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等等干电池负极：负极：Zn 2e- - = Zn2+（负极）（负极）（正极）（正极）正极：正极：2NH4 4+ 2e- = 2NH3+H2总反应：总反应：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2其他干

3、电池：其他干电池： 碱性锌碱性锌- -锰干电池、锰干电池、银银- -锌纽扣电池等锌纽扣电池等优点：优点：携带方便携带方便缺点：缺点：电量小，污染大电量小，污染大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、蓄电池、蓄电池（1 1）铅蓄电池）铅蓄电池正极材料上正极材料上涂有棕褐色涂有棕褐色的的PbOPbO2 2，负极，负极材料是海绵材料是海绵状的金属铅，状的金属铅，两极浸在两极浸在H H2 2SOSO4 4溶液中。溶液中。写出电极反写出电极反应式。应式。铅蓄电池铅蓄电池铅蓄电池铅蓄电池总反应：总反应：Pb+PbO2+2

4、H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H+2SO42- -=2PbSO4+2H2O负极：负极：Pb- -2e- -+SO42- -=PbSO4正极：正极：PbO2+2e- -+4H+SO42- -=PbSO4+2H2O铅蓄电池总反应：总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H+2SO42- -=2PbSO4+2H2O负极：负极：Pb- -2e- -+SO42- -=PbSO4正极：正极：PbO2+2e- -+4H+SO42- -=PbSO4+2H2O其他蓄电池：其他蓄电池：镍镍- -镉蓄电池、银镉蓄电池、银- -锌蓄电池等锌蓄电池等优点：优点

5、：可反复使用可反复使用 缺点：缺点：污染大污染大 随着用电器朝着随着用电器朝着小型化、多功能化发小型化、多功能化发展的要求，对电池的展的要求，对电池的发展也提出了小型化、发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。多功能化发展的要求。 体积小、性能好的碱性锌锰电池应运体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。流大幅度提高。银锌电池银锌电池正极壳填充正极壳填充Ag

6、Ag2 2O O和石墨，负极盖填充锌汞合金，和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液电解质溶液KOHKOH。反应式为：。反应式为：2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 写出电极反应式。写出电极反应式。充电充电放电放电1970-1975, 开发了先进的银锌、镍镉电池技术。开发了先进的银锌、镍镉电池技术。 1975-1983, 为美国海军生产潜水艇用银锌电池。为美国海军生产潜水艇用银锌电池。 1979-1987,为为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。 1998-1992, 为美国海军发展世界上最

7、大的镍镉电池用于核潜水艇。为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。镉镍电池镉镍电池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放放电电充充电电负极材料：负极材料：CdCd ，正极材料正极材料：涂有：涂有NiONiO2 2 ，电解，电解质：质：KOHKOH溶液溶液。反应式如下：。反应式如下：写出电极反应式。写出电极反应式。氢氧燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池Pt电极H2O2氢氧燃料电池模拟氢氧燃料电池模拟KOH航天技术上使用的一种电航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用不污染环境等优点。用PtPt做电极，做电极，

8、KOHKOH溶液溶液做电解做电解液，因其反应与氢氧燃烧液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极池。请写出各电极的电极反应。反应。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，不断从外部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池界输入，同时将电极反应产物不断排出电池燃料电池 把能源中燃料燃烧反应的化学把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的能直接转化为电能的“能

9、量转换器能量转换器” 2H2 + O2 = 2H2O点燃点燃氢氧燃料电池氢氧燃料电池多孔性金属电极，具有催化性能多孔性金属电极，具有催化性能燃料电池 把能源中燃料燃烧反应的化学能把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的直接转化为电能的“能量转换器能量转换器”2 H2 + O2 = 2 H2O点燃点燃氢氧燃料电池氢氧燃料电池 常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝- -空气燃料电池、熔融盐燃料电池等空气燃料电池、熔融盐燃料电池等优点：优点：效率高、无污染，装置可持续使用效率高、无污染，装置可持续使用多孔性金属电极，具有催化性能多孔性金属电极，具有催化性能锂电池锂

10、电池 锂是密度最小的金属，用锂作为电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池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。负极相比较，使用寿命大大延长。锂电池锂电池干电池干电池叠层电池叠层电池纽扣电池纽扣电池各类电池各类电池减减 少少 污污 染染节节 约约 资资 源源 熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用重视，可用Li2CO3和和Na2CO3的熔融盐混合物作电解的熔融盐混合物作电解质，质，CO为阳极燃气，空气与为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极的混合气体为阴极助燃气，制得在助燃气，制得在650

11、下工作的燃料电池，完成有关下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：的电池反应式： 阳极反应式：阳极反应式：2CO+2CO32- - 4CO2+4e- - 阴极反应式：阴极反应式：_ 总电池反应式：总电池反应式：_练习与巩固2CO+O22CO2O2+2CO2+4e- -2CO32- - 随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是 A利用电池外壳的金属材料利用电池外壳的金属材料 B防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染壤和水源

12、的污染 C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D回收其中石墨电极回收其中石墨电极练习与巩固答案为答案为B家庭小实验家庭小实验（教材（教材107页）页） 在一瓣橘子上相隔在一瓣橘子上相隔0.5 cm分别插一小分别插一小段铜片和铝片，把铜片和铝片的另一端段铜片和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接触耳机的两极，试试能否听通过导线接触耳机的两极，试试能否听到到“嘎嘎嘎嘎”声。能够从耳机中听到声。能够从耳机中听到“嘎嘎嘎嘎”声，说明了什么？用其他金属、水声，说明了什么？用其他金属、水果、液体再试一试。果、液体再试一试。研究性课题研究性课题（教材（教材106页）页） 调

13、查常用电池的种类、使用范围、调查常用电池的种类、使用范围、性能和价格，以及电池中的氧化剂和还性能和价格，以及电池中的氧化剂和还原剂。调查废旧电池是如何处理的，以原剂。调查废旧电池是如何处理的，以及回收废旧电池的意义和价值。及回收废旧电池的意义和价值。小小 结结 由化学方程式书写电极反应式：由化学方程式书写电极反应式：找出氧化反应和还原反应的物质，确找出氧化反应和还原反应的物质，确定正负极反应的物质；定正负极反应的物质；利用电荷守恒分别写出电极反应式；利用电荷守恒分别写出电极反应式；验证：两电极反应式相加所得式子和验证：两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。原化学方程式相同，则

14、书写正确。 化学电源的分类化学电源的分类类 型一次电池二次电池燃料电池只能使用一次，不只能使用一次，不能充电复原继续使能充电复原继续使用的化学电池用的化学电池酸（或碱）性锌酸（或碱）性锌- -锰锰干电池、银干电池、银- -锌纽扣锌纽扣电池、锂电池电池、锂电池放电后能充电复原放电后能充电复原继续使用的化学电继续使用的化学电池池铅蓄电池、镍铅蓄电池、镍- -镉蓄镉蓄电池、银电池、银- -锌蓄电池锌蓄电池将燃料燃烧的化学将燃料燃烧的化学能直接转变成电能能直接转变成电能的电池的电池氢氧燃料电池、铝氢氧燃料电池、铝- -空气燃料电池、熔空气燃料电池、熔融盐燃料电池融盐燃料电池 含 义示 例迅猛发展的绿色

15、环保电池是指近年来研制、开发和已迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、开发和已 投入使投入使用的高性能、无污染电池。用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池金属氢化物镍电池与镉镍电池有相与镉镍电池有相同的工作电压同的工作电压(12(12伏伏) )，但由于采用了，但由于采用了稀土合金或稀土合金或TiNiTiNi合金储氢合金储氢材料作为材料作为 负极活性物质负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其，取代了致癌物质镉，使其 成为一种成为一种绿色环保电池。绿色环保电池。 锂离子蓄电池锂离子蓄电池系由系由碳作负极，嵌锂的金属氧碳作负极，嵌锂的金属氧化物作化物作 正极和有机电解质构成正极和有机电解质构成，其工作电压为，其工作电压为3636伏，因此一伏，因此一个个 锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。可充电碱可充电碱锰电池锰电池是在是在碱性锌锰原电池碱性锌锰原电池基础上发展起基础上发展起 来的，由于应用了来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池 的电流放电的电流放电特性，而且能充电使用几十次至几百次。特性，而且