第四章第二节化学电池(1)

1、学与问学与问在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？道电池的其它应用吗？ 电池电池化学电池化学电池太阳能电池太阳能电池原子能电池原子能电池将化学能转换成电能的装置将化学能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置热能转换器转变为电能的装置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、天氢气、甲醇、天然气、煤气与氧然气、煤气与氧气组成燃料电池气组成燃料电池铅蓄电池铅蓄电池锌银蓄电池锌银

2、蓄电池镍镉电池镍镉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 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进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用。电之后，就不能再次利用。 又称充电电池或蓄又称充电电池或蓄电池。放电后经充电可使电电池。放电后经充电可使电池中的活性物质获得重生，池中的活性物质获得重生，恢复工作能力，可多次重复恢复工作能力，可多次重复使用。使用。 是一种连续地将燃是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电源，又称化成电能的化学电源，又称连续电池。连续电池。干电池碱性电池蓄电池

3、锂离子电池燃料电池形形色色的电池形形色色的电池“震动动力充电电池震动动力充电电池”勺水充电勺水充电三三维维纳纳米米结结构构电电池池尿液充电的电池尿液充电的电池 、化学电池优点、化学电池优点（）能量转换效率高，供能稳定可靠。（）能量转换效率高，供能稳定可靠。（）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的（）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。电池和电池组，使用方便。（）易维护，可在各种环境下工作。（）易维护，可在各种环境下工作。、判断电池优劣的标准判断电池优劣的标准 （）比能量（）比能量 符号符号(Ah/kg)，(Ah/L)指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少指电

4、池单位质量或单位体积所能输出电能的多少（）比功率（）比功率符号是符号是W/kg，W/L)指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小（3）电池的储存时间的长短）电池的储存时间的长短除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，其质量好。功率大、储存时间长的电池，其质量好。二、一次电池二、一次电池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1、普通干电池、普通干电池负极负极正极

5、正极422),(Zn NH ClZnCl MnO C2222222MnOHOeMnOOHOH电池反应：电池反应：氢氧化氧锰氢氧化氧锰（Zn）：）：Zn 2e- = Zn2+（MnO2和和C）：）：缺点：缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液放电量小，放电过程中易气涨或漏液Zn+2MnO2+2NH4Cl =2MnOOH+Zn(NH3)2Cl21 1、干电池、干电池( (普通锌锰电池）普通锌锰电池）电极总的反应式为：电极总的反应式为：Zn+2MnOZn+2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4Cl = ZnClCl = ZnCl2 2+ Mn+ Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H

6、+H2 2O O一、一、 一次电池一次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等等写出写出锌锰干电池锌锰干电池的电极反应方程式。的电极反应方程式。负极（负极（Zn）正极（正极（MnO2 ）Zn-2e-=Zn2+2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = Mn2O3 + 2NH3 +H2O答：锌筒变软，电池表面变得不平整答：锌筒变软，电池表面变得不平整通常可以通过干电池的外观上的哪些变化通常可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？判断它已经不能正常供电了？ 优点：制作简单、价格便宜。优点：制作简单、

7、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。2、碱性锌、碱性锌-锰干电池锰干电池负极：负极：正极：正极：ZnZnMnOMnO2 2Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e- =2MnOOH+2OH-改进后改进后碱性锌锰电池碱性锌锰电池的的优点：优点：电流稳定，放电容量、电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。时间增大几倍，不会气涨或漏液。电池反应：电池反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2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。正负极材料正负极材料正

8、极：正极：MnO2负极：负极：ZnZn电解质：电解质：KOH溶液溶液3.锌银钮扣电池锌银钮扣电池正极：正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH负极：负极：Zn +2OH-2e- =Zn（OH）2总反应：总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn（OH）2+2Ag电极分别为电极分别为Ag2O和和Zn电解质溶液为电解质溶液为KOH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，广泛用宜小电流连续放电，常制成纽扣式电池，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。器。二、

9、二次电池二、二次电池 能量：能量： 化学能化学能电能电能 放电放电 充电充电 1、铅蓄电池、铅蓄电池 放电过程：放电过程：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O Pb(s) + SO42- -2e- =PbSO4 (s)正极：正极：PbO2(s) + 4H+SO42- +2e- =2PbSO4 (s) +2H2O 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应负极：负极：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正负极材料正负极材料正极：正极：PbO2负极：负极：Pb电解质：电解质：H2SO4溶液溶液充电过程：充电过程：PbSO4 (s)

10、+2e- =Pb(s) + SO42- 还原反应还原反应阴极：阴极：阳极：阳极： 氧化反应氧化反应接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极2PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) +4 H+ SO42-2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 2PbSO4(s)+2H2O(l)铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程： 放电放电 充电充电3)优缺点简析优缺点简析缺点：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：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、可重复使

11、用、电压稳定、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、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池离子蓄电池2 2、镉镍电池、镉镍电池2NiO(OH) +Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放放电电充电充电负极材料：负极材料：Cd；正极材料：正极材料：NiO(OH)电解质：电解质：KOH溶液。溶液。总反应式：总反应式：试写出电池放电的电极反应式：试写出电池放电的电极反应式：负极：负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-银银-锌蓄电池广泛

12、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(OH)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-3、银、银-锌蓄电池锌蓄电池四、燃料电池四、燃料电池 燃料燃料 O2 电解质电解质溶液溶液 电极材料电极材料 ：多孔性镍、铂电极：多孔性镍、铂电极 电解质溶液

13、电解质溶液 ：KOH等强碱、等强碱、 H2SO4等强酸、等强酸、NaCl等盐溶液等盐溶液燃料电池的构成：燃料电池的构成： 常见燃料：常见燃料：H2、NH3、CO、CH4、CH3OH等等 e-e-H2O21、氢氧燃料电池、氢氧燃料电池负极负极:2H2 - 4e- = 4H+正极正极:O2 + 4H+4e- = 2H2O总反应总反应:2H2 + O2 = 2H2O电解质溶液为酸性电解质溶液为酸性:电解质溶液为碱性电解质溶液为碱性: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

14、(+)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电解质电解质溶液溶液燃料电池燃料电池介质电池总反应： 2H2 + = 2H2O 酸性负极正极中性负极 正极碱性负极正极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-APt(-)Pt(+)e-e-CH4O2负极室负极室阳极室阳极室隔膜隔膜KOH溶液溶液甲烷氧气燃料电池工作原理甲烷氧气燃料电池工作原理负极负极:CH4+10OH-8e-=CO

15、32-+7H2O正极正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-总反应总反应:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O2、甲烷燃料电池、甲烷燃料电池总反应总反应：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O正极正极：3O2+12e-+6H2O=12OH- 负极负极：2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O甲醇燃料电池甲醇燃料电池 （电解质为电解质为KOHKOH）3、甲醇燃料电池、甲醇燃料电池再写再写正极正极 反应：反应：O22H2O4e4OH 酸性酸性 先写总反应：燃料在氧气中的燃烧先写总反应：燃料在氧气中的燃烧燃料电池的电极反应的书写燃料电池的电极反应的书写若

16、有若有CO2生成，且电解质为强碱时，生成，且电解质为强碱时，考虑考虑CO2+2OH=CO32+H2OO24H+4e 2H2O 碱性碱性 最后写负极反应：最后写负极反应： 总反应减去正极反应总反应减去正极反应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；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，有利于节约能源。于节约能源。 缺点：缺点：附属设备较多、体积较大、附属设备较多、体积较大、 优点：优点：能量转换率高、运行噪音低，清洁。能量转换率高、运行噪音低，清洁。 1、燃料电池的规律、燃料电池的规律2、燃料电

17、池与前几种电池的差别：、燃料电池与前几种电池的差别：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，只起传导电子的作用。电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。3、其它燃料电池：、其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池电池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：1确定原电池的正负极，弄清正负极上发生确定原电池的正负极，弄清正负极上发生反应的物质；反应的物质；2.电极反应是一种离子反应，遵循书写离子电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如反应的所有规则（如“拆拆”、“平平”）；）；3将两

18、极反应的电子得失数配平后，相加得将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；极反应；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：4负极失电子所得氧化产物和正极得电子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所得还原产物，与溶液的酸碱性有关(如如4价的价的C在酸性溶液中以在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性形式存在，在碱性溶液中以溶液中以CO32-形式存在形式存在)；5溶液中不存在溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与：在酸性溶液中它与H结合成结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水、

19、在碱性或中性溶液中它与水结合成结合成OH-。1、碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因、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。锌而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，总反应式为：为电解液，总反应式为：Zns2MnO2sH2OlZnOH2sMn2O3s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： 2MnO2sH2Ol2eMn2O3s2OHaqC 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

20、路中每通过02mol电子，锌的质量理论上电子，锌的质量理论上减小减小65gC2、如图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，、如图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是下列叙述不正确的是()Aa电极是负极电极是负极Bb电极的电极反应为：电极的电极反应为：4OH4e=2H2OO2C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D氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置储藏在电池内的新型发电装置B3、研究人员最近发现了一种研究人员最近发现了一种“水水”电池，这种电池电

21、池，这种电池能利用淡水与能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：水中电池总反应可表示为：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，下列下列“水水” 电池在海水中放电时的有关说法电池在海水中放电时的有关说法正确的是正确的是( ) A.正极反应式：正极反应式：AgCle=AgCl B.每生成每生成1 mol Na2Mn5O10转移转移2 mol电子电子 C.Na不断向不断向“水水”电池的负极移动电池的负极移动 D. AgCl是还原产物是还原产物B4 4、锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、锂电池是一代新型高能电池，它以质

22、量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种能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锂电池，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、 Li

23、Li是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li Li 2e2e- - = Li= Li2+2+B5 5、如图是如图是20042004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H(H+ +) )和电子。电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧和电子。电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。电池总反应式为：气反应。电池总反应式为：2CH2CH3 3OHOH3O3O2 22CO2CO2 24H4H2 2O O。下列说法中正确的是下列说法中正确的是 （ ） A A右边的电极为电

24、池的负极，右边的电极为电池的负极，b b处通入的是空气处通入的是空气B B左边的电极为电池的负极，左边的电极为电池的负极，a a处通入的是甲醇处通入的是甲醇C C电池负极的反应式为：电池负极的反应式为：CHCH3 3OH+HOH+H2 2O O6e6e=CO=CO2 2+6H+6H+ +D D电池的正极反应式为：电池的正极反应式为：O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e=4OH=4OHBC6、航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为示为 ，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示酸式电池中电解质是酸，其负极反