第二节__发展中的化学电源

1、原电池原电池发生发生失失电子电子的的氧化反应氧化反应发生发生得得电子电子的的还原反应还原反应化学能转化为电能的装置化学能转化为电能的装置纽扣电池纽扣电池在日常生活和学习中，你用过哪些电池呢？在日常生活和学习中，你用过哪些电池呢？摄像机专用电池摄像机专用电池手机专用电池手机专用电池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普通普通锌锰干电池干电池化学电池的分类化学电池的分类1.1.干电池（一次电池）干电池（一次电池）负极（负极（Zn）正

2、极（正极（C）总电池反应：总电池反应：Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O负极（负极（Zn）：）：Zn 2e- = Zn2+本节要求会判断电池的正负极本节要求会判断电池的正负极常见的化学电池常见的化学电池a.a.酸性锌酸性锌-锰干电池锰干电池电解液（糊状的电解液（糊状的NH4Cl 和MnO2 ）请写出正负极电极反应式请写出正负极电极反应式正极（正极（C）: : 2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O(使用寿命短、易泄露使用寿命短、易泄露)锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2糊糊普通锌普通锌- -锰干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl糊糊+-e-负

3、极：负极：Zn 正极：石墨棒正极：石墨棒 电解质：电解质：KOH总电池反应：总电池反应：Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+H2O+2e- =Mn2O3+2OH-Zn+2MnO2+H2O=Mn2O3+Zn(OH)2碱性锌锰电池的优点：使用寿命长、不会气涨或漏液。碱性锌锰电池的优点：使用寿命长、不会气涨或漏液。b.b.碱性锌碱性锌-锰干电池锰干电池负极（负极（Zn）：）：正极（正极（C）: :c.c.银银-锌电池（纽扣电池）锌电池（纽扣电池）总反应式总反应式: : ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2 电极反应式电极反应式: 负极负极: Zn2OH-2e-Zn(OH)

4、2 正极正极: Ag2OH2O2e-2Ag2OH-这种电池电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放这种电池电压稳定，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，常制成纽扣式电池，广泛用于电子手表、照相机、电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器计算器和其他微型电子仪器。负极：负极：Zn 正极：石墨棒正极：石墨棒 电解质：浓电解质：浓KOH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笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池2.2.充电电池充电电池a.a.铅蓄电池铅蓄电池1)1)正负极材料正负极材料正极：正极：PbO2负极：负极：Pb2)2)工作机制工作机制电解质：电解质：H

5、2SO4溶液溶液铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程充电两个过程总反应式：总反应式：化学能化学能 放电放电 充电充电 电能电能 Pb+ SO42- -2e- =PbSO4 正极：正极：PbO2+ 4H+SO42- +2e- =2PbSO4 +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总电池反应：总电池反应：Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O （化学能转化为电能）（化学能转化为电能）

6、3)3)优缺点优缺点缺点：缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：优点：可可重复使用、电压稳定重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、使用方便、安全可靠、价格低廉价格低廉其它二次电池其它二次电池镍镉电池、锂离子电池镍镉电池、锂离子电池锂离子电池是新一代可充电的锂离子电池是新一代可充电的绿色电池绿色电池。特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。用途：用途：现已成为现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机、手表、笔记本电脑、移动电话、摄像机、手表、心脏起搏器心脏起搏器等低功耗电器的主流。等低功耗电器的主流。笔记本电

7、脑专用电笔记本电脑专用电池池b.锂离子电池锂离子电池负极（Li）：2Li -2e-=2Li+ 正极（C）：I2+2e-=2I- 有机溶剂为电解液总反应：2Li+I2=2LiI思考：一次电池与充电电池有何根本区别？思考：一次电池与充电电池有何根本区别？一次性电池中的氧化还原反应是不可逆的，一次性电池中的氧化还原反应是不可逆的，放完电后不可再使用；放完电后不可再使用；而充电电池中的氧化还原反应是可逆的，而充电电池中的氧化还原反应是可逆的，它在放电时所进行的氧化还原反应在充电时它在放电时所进行的氧化还原反应在充电时可以逆向进行，使生成物恢复原状。可以逆向进行，使生成物恢复原状。3.3.燃料电池燃料电

8、池高效、低污染的新型电池高效、低污染的新型电池a.a.原理：原理：是一种连续地将是一种连续地将燃料和氧化剂燃料和氧化剂的化学能直接转换的化学能直接转换成电能的化学电池。成电能的化学电池。 b.b.与其他电池的区别：反应物不储存在电池内与其他电池的区别：反应物不储存在电池内燃料燃料 O2或空气或空气 电解质电解质溶液溶液 a.电极材料电极材料 ：多孔性：多孔性镍（镍（Ni）、铂（）、铂（Pt） c.电解质溶液电解质溶液 ：KOH等强碱、等强碱、H2SO4等强酸等强酸1)1)燃料电池的构成燃料电池的构成 b.常见燃料：常见燃料：H2、CH4、CH3OH等等 e-e-H2O2氢氧燃料电池氢氧燃料电池

9、负极负极:2H2 - 4e- = 4H+正极正极:O2 + 4H+4e- = 2H2O总反应总反应:2H2 + O2 = 2H2O电解质溶液为电解质溶液为酸性（酸性（H2SO4）APt(-)Pt(+)氢氧燃料电池工作原理氢氧燃料电池工作原理负极室负极室正极室正极室隔膜隔膜H2SO4溶液溶液电极：电极：PtPt制作的惰性电极制作的惰性电极e-e-H2O2氢氧燃料电池氢氧燃料电池电解质溶液为电解质溶液为碱性（碱性（KOH）负极负极:2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O正极正极:O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-总反应总反应:2H2 + O2 = 2H2OAPt(-)Pt(+)氢

10、氧燃料电池工作原理氢氧燃料电池工作原理负极室负极室正极室正极室隔膜隔膜KOH溶溶液液电极：电极：PtPt制作的惰性电极制作的惰性电极燃燃 料料 电电 池池介质电池反应： 2H2 + = 2H2O 酸性负极正极中性负极 正极碱性负极正极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-一定要会判断：酸性有一定要会判断：酸性有H+ (肯定没肯定没OH- ）；）； 碱性有碱性有OH- (肯定没肯定没 H+ ）燃料电池的规律

11、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，只电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。起传导电子的作用。能量能量转化率高转化率高(超过超过80%)，普通的，普通的只有只有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

12、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1.已知空气已知空气-锌电池的电极反应为：锌电池的电极反应为： 锌片：锌片：Zn+2OH- -2e- =ZnO+H2O 石墨：石墨：O2+2H2O+4e- =4OH- 根据此判断，锌片是（根据此判断，锌片是（ ） A.负极，并被氧化负极，并被氧化 B.负极，并被还原负极，并被还原 C.正极，并被氧化正极，并被氧化 D.正极，并被还原正极，并被还原2.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和银锌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

13、放电过程可以表示为2Ag+Zn(OH) 2Ag2O+Zn+H2O，在此电池放电时，在此电池放电时，负极上发生反应的物质是负极上发生反应的物质是( ) A. Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2OD. Zn充电充电放电放电 AD练习练习3.氢氧燃料电池已用于航天飞机。以氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH溶溶液为电解质的这种电池在使用时的电极反应：液为电解质的这种电池在使用时的电极反应： 2H24OH-4e-=4H2O O22H2O4e-=4OH-下列说法错误的是下列说法错误的是 （ ）A氢气通入正极，氧气通入负极氢气通入正极，氧气通入负极B燃料电池的能量转化率不能达到燃料电池的能量转化率

14、不能达到100%C供电时的总反应为：供电时的总反应为：2H2O2 = 2H2OD产物为无污染的水，属于环境友好电池产物为无污染的水，属于环境友好电池A4.4.（0707年广东）科学家近年来研制出一种新型年广东）科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为：电。电池负极反应为： （ ） A . H22OH2H2O2e B. O24H4e2H2O C. H22H2e D. O22H2O4e4OHC5.5.（20042004年天津高考理综题）下图为氢氧燃料电年天津高考理综题）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正池原理示意图，