《 化学电源》

1、资料卡片资料卡片一次能源一次能源：直接从自然界取得的能源，：直接从自然界取得的能源，如流水、风力、原煤、石油、天然气、如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等天然铀矿等二次能源二次能源：一次能源经加工、转换得到：一次能源经加工、转换得到的能源称为二次能源，如电力、蒸汽等。的能源称为二次能源，如电力、蒸汽等。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氢气、甲醇、氢气、甲醇、天然气、煤气天然气、煤气与氧气组成燃与氧气组成燃料电池料电池铅蓄电池铅蓄电池镍镉电池镍镉电池锌银蓄电池锌银蓄电池锂离子电池锂离子电池普通干电池普通干电池碱性锌锰电池碱性锌锰电池锌银纽扣电池锌银纽扣电池

2、 电池中的反应物质电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电进行一次氧化还原反应并放电之后，就之后，就不能再次利用不能再次利用。 又称充电电池或又称充电电池或蓄电池。放电后经充电可使蓄电池。放电后经充电可使电池中的活性物质获得重生，电池中的活性物质获得重生，恢复工作能力，可恢复工作能力，可多次重复多次重复使用。使用。 是一种连续地将是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电源，又转化成电能的化学电源，又称称连续电池连续电池。普通锌锰电池普通锌锰电池锌筒锌筒-负极负极石墨棒石墨棒-正极正极MnO2和和C普通锌锰干电池的结构普通锌锰干电池的结构NH4Cl, Z

3、nCl2 和和 H2O等等-电电解质解质碱性锌锰电池构造示意图碱性锌锰电池构造示意图碱性电池碱性电池 纽扣式银锌电池的构造纽扣式银锌电池的构造n工作原理工作原理n负极：负极：Zn2OH2e=Zn(OH)2n正极：正极：Ag2OH2O2e =2Ag2OHn总反应：总反应： n特点特点n此种电池比能量大，电压稳定，储存此种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适应小电流连续放电。时间长，适应小电流连续放电。ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag 正极正极正极正极4Al - 12e-= 4Al 3+3O2+ 6H2O +12e-= 12 OH - 4Al+3O2+ 6H2O = 4Al (OH)3或

4、或4Al+3O2= 2Al2O3 化学电源电极反应式的书写化学电源电极反应式的书写 (1)根据装置书写电极反应式根据装置书写电极反应式 先分析题目给定的图示装置，确先分析题目给定的图示装置，确定原电池定原电池正负极上反应的物质正负极上反应的物质。 电极反应式的书写电极反应式的书写 归纳小结归纳小结 化学电源电极反应式的书写化学电源电极反应式的书写电极反应式的书写电极反应式的书写 A.负极：负极：活泼金属或活泼金属或H2失去电子生失去电子生成阳离子成阳离子；若电解质溶液中的阴离子若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存与生成的阳离子不共存，则该阴离子，则该阴离子应写入负极反应式应写入负极反应式

5、。如银锌电池，负。如银锌电池，负极：极：Zn 2e 2OH= Zn(OH)2归纳小结归纳小结nB正极：正极：阳离子得到电子生成单质阳离子得到电子生成单质或或O2得到电子得到电子，若，若反应物是反应物是O2，则，则有以下规律：有以下规律：n电解质是电解质是碱性或中性碱性或中性： O22H2O4e= 4OHn电解质是电解质是酸性酸性： O24H4e= 2H2On正负电极反应式相加正负电极反应式相加(得失电子数得失电子数相等相等)得到电池反应的总反应方程式。得到电池反应的总反应方程式。 (2)给出电池总反应，写电极反应式给出电池总反应，写电极反应式 如果题目给定的是总反应式，可分如果题目给定的是总反

6、应式，可分析此反应中的析此反应中的氧化反应或还原反应氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况即分析有关元素的化合价变化情况)，再选择一个再选择一个简单变化情况写出电极反简单变化情况写出电极反应式应式，另一极的电极反应式可直接写，另一极的电极反应式可直接写或在或在转移电子数相同转移电子数相同的前提下用的前提下用总反总反应式减去已写出的电极反应式应式减去已写出的电极反应式，即得，即得结果。如前所述锂电池。结果。如前所述锂电池。n(3)可充电电池电极反应式的书写可充电电池电极反应式的书写n在书写可充电电池电极反应式时，要在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电为原电池，充明确电

7、池和电极，放电为原电池，充电为电解池。电为电解池。n原电池的负极与电解池的阳极均发原电池的负极与电解池的阳极均发生氧化反应，对应元素化合价升高。生氧化反应，对应元素化合价升高。n原电池的正极与电解池的阴极均发原电池的正极与电解池的阴极均发生还原反应，对应元素化合价降低。生还原反应，对应元素化合价降低。充电充电放电放电n 放电放电充电充电负极：负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-n1.燃料电池的优点燃料电池的优点n(1)能量转化率高能量转化率高n燃料电池的能量转化率超过燃料电池的能量转化率超过，远高于，远高于普通燃烧过程普通燃烧过程

8、(能量转换率仅能量转换率仅多多)。n(2)污染小污染小n如氢氧燃料电池产物为水，不污染环境。燃如氢氧燃料电池产物为水，不污染环境。燃料电池发电站排放废弃物料电池发电站排放废弃物 ，运行时噪，运行时噪音音 ，称为，称为“ ”发电站。发电站。80%30%少少低低绿色绿色n2.常见的燃料电池常见的燃料电池 (1)氢氧燃料电池氢氧燃料电池电池电池负极反应负极反应正极反应正极反应总反应式总反应式氢氧燃料电池氢氧燃料电池(H2|H|O2)2H24e=4HO24e4H=2H2O2H2O2=2H2O氢氧燃料电池氢氧燃料电池(H2|Na2SO4|O2)2H24e=4HO24e2H2O=4OH2H2O2=2H2O

9、氢氧燃料电池氢氧燃料电池(H2|OH|O2)2H24e4OH=4H2OO24e2H2O=4OH2H2O2=2H2On(2)烃类燃料电池烃类燃料电池nCH4燃料电池燃料电池 用导线相连的两个铂电极插入用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液溶液中，然后向两极分别通入中，然后向两极分别通入CH4和和O2，该电池的，该电池的反应式为：反应式为： 负极：负极：CH410OH8e= CO327H2O 正极：正极：2O24H2O8e= 8OHn总反应式：总反应式： CH42O22OH= CO323H2On(3)醇类燃料电池醇类燃料电池n用导线相连的两个铂电极插入用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，溶液中，

10、然后向两极分别通入然后向两极分别通入CH3OH(或乙醇或乙醇)和和O2，则发生了原电池反应。则发生了原电池反应。n甲醇电池的反应式为：甲醇电池的反应式为：n负极：负极：n正极：正极：n总反应式：总反应式：2CH3OH12e16OH=2CO3212H2O3O26H2O12e- =12OH 2CH3OH3O24OH=2CO32-6H2On(4)熔融盐燃料电池熔融盐燃料电池n熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。可用到重视。可用Li2CO3和和Na2CO3的熔融盐混合的熔融盐混合物作电解质，物作电解质，CO为负极燃气，空气与为负极燃气，空气与CO2的

11、的混合气为正极助燃气，制得在混合气为正极助燃气，制得在650 下工作的下工作的燃料电池，该原电池的反应式为：燃料电池，该原电池的反应式为：n负极：负极：2CO2CO324e= 4CO2n正极：正极：O22CO24e= 2CO32n总反应式：总反应式：2COO2= 2CO2 工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除。在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除。归纳小结归纳小结n判断下列有关电池的说法是否正确，正确的在判断下列有关电池的说法是否正确，正确的在括号内打括号内打“”，错误的打，错误的打“”。n(1)二次电池的

12、性能一定比一次电池优良。二次电池的性能一定比一次电池优良。()n(2)二次电池放电后可以再充电使活性物质获二次电池放电后可以再充电使活性物质获得再生，因此废弃的二次电池对环境不会造成得再生，因此废弃的二次电池对环境不会造成污染。污染。()n(3)手机上使用的电池应该是二次电池，而录手机上使用的电池应该是二次电池，而录音机上只能用一次电池。音机上只能用一次电池。()n(4)普通锌锰电池以及蓄电池都是一次电池。普通锌锰电池以及蓄电池都是一次电池。() n(5)锌锰电池的正极是锌。锌锰电池的正极是锌。()n(6)燃料电池发电站能量转换率高且废弃物少，燃料电池发电站能量转换率高且废弃物少，噪音小，又被

13、称为噪音小，又被称为“绿色绿色”发电厂。发电厂。()n(7)废电池已经没有利用价值，应该立即将其废电池已经没有利用价值，应该立即将其丢弃。丢弃。( )n(1)根据装置书写电极反应式根据装置书写电极反应式n先分析题目给定的图示装置，确定原电池正先分析题目给定的图示装置，确定原电池正负极上反应的物质。负极上反应的物质。n电极反应式的书写电极反应式的书写na负极：活泼金属或负极：活泼金属或H2失去电子生成阳离子；失去电子生成阳离子；若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存，则该阴离子应写入负极反应式。如铅蓄电存，则该阴离子应写入负极反应式。如铅蓄电池，负极：

14、池，负极：PbSO422e=PbSO4。化学电源电极反应式的书写化学电源电极反应式的书写nb正极：阳离子得到电子生成单质或正极：阳离子得到电子生成单质或O2得到得到电子，若反应物是电子，若反应物是O2，则有以下规律：，则有以下规律：n电解质是碱性或中性：电解质是碱性或中性：O22H2O4e=4OHn电解质是酸性：电解质是酸性：O24H4e=2H2On在在转移电子数相同转移电子数相同的前提下将正负电极反应的前提下将正负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。式相加得到电池反应的总反应方程式。 (2)给出电池总反应，写电极反应式给出电池总反应，写电极反应式 如果题目给定的是总反应式，可分析此反应

15、如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的即分析有关元素的化合价变化情况化合价变化情况)，再选择一个，再选择一个简单变化情况简单变化情况写出电极反应式写出电极反应式，另一极的电极反应式可直接，另一极的电极反应式可直接写或在写或在转移电子数相同转移电子数相同的前提下用的前提下用总反应式减总反应式减去已写出的电极反应式去已写出的电极反应式，即得结果。如前所述，即得结果。如前所述锂电池。锂电池。n根据总反应方程式分析有关元素化合价的根据总反应方程式分析有关元素化合价的变化情况，确定变化情况，确定2 mol H2失掉失掉4 mol电子，初电子，

16、初步确定负极反应为：步确定负极反应为：2H24e=4H。n根据电解质溶液为碱性，与根据电解质溶液为碱性，与H不能共存，不能共存，反应生成水，推出反应生成水，推出OH应写入负极反应式为：应写入负极反应式为：2H24OH4e=4H2O。n用总反应式用总反应式2H2O2=2H2O减去负极反减去负极反应式得正极反应式为：应式得正极反应式为：2H2OO24e=4OH。n(3)可充电电池电极反应式的书写可充电电池电极反应式的书写 在书写可充电电池电极反应式时，要明在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池。确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池。n原电池的负极与电解池的阳

17、极均发生氧化反原电池的负极与电解池的阳极均发生氧化反应，对应元素化合价升高。应，对应元素化合价升高。n原电池的正极与电解池的阴极均发生还原反原电池的正极与电解池的阴极均发生还原反应，对应元素化合价降低。应，对应元素化合价降低。练习 B例例 氢氧燃料电池电极反应式的书写：氢氧燃料电池电极反应式的书写： （1 1）稀硫酸电解液）稀硫酸电解液 （2 2）氢氧化钠溶液电解液）氢氧化钠溶液电解液n根据总反应方程式分析有关元素化根据总反应方程式分析有关元素化合价的变化情况，确定合价的变化情况，确定1 mol O2得到得到4 mol电子，确定负极反应为：电子，确定负极反应为： O2 4e =4H。n根据电解质溶液为酸性，与根据电解质溶液为酸性，与H不不能共存，反应生成水，推出能共存，反应生成水，推出OH应应写入负极反应式为：写入负极反应式为： 2H24OH4e= 4H2O。n用总反应式用总反应式2H2O2= 2H2O减去负减去负极反应式得正极反应式为：极反应式得正极反应式为：