6.2.4化学反应与电能（第4课时）【化学课外】

1、化学反应与电能（第4课时）发展中的化学电源干电池碱性电池蓄电池锂离子电池燃料电池化学电池的分类一次电池（干电池）：电池消耗到一定程度，就不能使用；二次电池（充电电池或蓄电池）：放电后可以再充电重新使用；燃料电池：一种将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。1.干电池(一次性电池)电极:Zn为负极,碳棒为正极电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊 另有黑色的MnO2粉末，吸收正极产生的H2，防止产生极化现象。电极方程式：负极(Zn):Zn2e-Zn2正极(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+2NH3+H2O(1)锌锰干电池特点：放电后不能充电,便于携带,价格低(2

2、)碱性锌锰干电池 随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。 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质溶液由原来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，使放电电流大幅度提高。碱性电池是个人音响、照相机等地首选电源。碱性电池 电解液: 中性NH4Cl碱性KOH（离子导电性更好）负极：锌片锌粉（反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高）优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电碱性锌-锰干电池（3）纽扣电池负极：Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O 正极：Ag2O+ H2O +

3、2e- =2Ag+ 2OH- 总反应： Ag2O+ Zn =ZnO+ 2Ag电极反应：用途：电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的。 2.二次电池也叫充电电池 充电电池又称二次电池。可充电电池是两极都参加反应的电池。这是一种发展较快的原电池，如铅蓄电池、银锌电池、（纽扣电池）、锂电池、爱迪生蓄电池等，它们的负极是较活泼的金属，正极一般是金属氧化物。放电时，负极被氧化。正极材料的氧化物被还原，充电时的电极反应与放电时相反。电动车、手机的电池都可以反复充电使用,都属于二次电池。充电电池：氧化还原反应在充电时可以逆向进行。化学能放电充电电能用途：目前汽车上使用的电瓶大

4、多仍是铅蓄电池，它还广泛用于国防、生产、生活等领域。铅蓄电池：最早使用的充电电池。（1）铅蓄电池特点：铅蓄电池的电压稳定，使用方便安全可靠，可再次充电使用。铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶或透明塑料制成方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的 ，负极板是海绵状的 ，两极均浸入 溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。 负极： 正极：放电总反应式：铅蓄电池PbO2金属铅硫酸Pb+SO42 2e =PbSO4PbO2+4H+SO42 +2e = PbSO4+2H2OPb+ PbO2+2H2SO4= 2PbSO4+2H2O当硫酸的浓度降低，溶液的密度达1.18g/cm3时应停止使用，需充电，充电时起

5、电解池的作用，电极反应为： 阳极： 阴极： 充电总反应式：铅蓄电池放电和充电总反应式：PbSO4+2H2O2e=PbO2+4H+SO42PbSO4 +2e = Pb+SO42 2PbSO4+2H2O= Pb+ PbO2+2H2SO4Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电（2） 镍镉电池特点：体积小，便于携带。可重复使用500次以上。寿命比铅蓄电池长。镉有致癌作用，有被镍氢电池取代的趋势。H2+NiO(OH)2 Ni(OH)2+H2O 。放电充电镍镉电池电极反应（KOH为电解液）用途：广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、 电动剃须刀等。2NiO(OH) + 2H2O +

6、Cd 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2放电充电(3)镍氢电池 负极： 正极： 放电总反应式：H2 +2OH 2e= 2H2O2NiO(OH) +2H2O +2e = 2Ni(OH)2 +2OH H2 + 2NiO(OH) = 2Ni(OH)2 锂电池锂电池是新一代可充电的绿色电池，已成为笔记本电脑、可移动电话、摄象机等低功耗电器的主流电源。锂电池 锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。（4）锂电池 以锂为负极的非水电解质电池有几十种，其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池，这种电池以片状金属及为负极，电解活性MnO2作

7、正极，高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液 ：负极：Li e Li+正极：MnO2 e Li+ LiMnO2 总反应： Li MnO2 LiMnO23.发展中的燃料电池它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。(例如：H2和O2的燃料电池，CH4和O2的燃料电池)小型高性能燃料电池 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氢氧燃料电池氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为铂电极，活性炭电极，电解质溶液一般为40%的K

8、OH溶液。 负极： 正极：放电总反应式： 2H2 +4OH 4e=4H2OO2+2H2O+ 4e= 4OH 2H2 + O2 = 2H2O 若电解质溶液为稀H2SO4 负极： 正极： 放电总反应式： 2H24e=4H+ O2+ 4H+ + 4e= 2H2O2H2 + O2 = 2H2O甲烷氧气燃料电池该电池用铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气 负极： 正极：放电总反应式：CH4+10OH8e=CO32+7H2O2O2+4H2O+8e= 8OHCH4+ 2O2+2KOH =K2CO3 +3H2OAl空气海水电池 负极： 正极：放电总反应式： 4Al 12e = 4Al3+3O2

9、+6H2O+12e= 12OH4Al + 3O2+6H2O= 4Al( OH)3（4）固体燃料电池介质电池反应： 2H2 + = 2H2O 负极正极负极 正极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 - 4e- +2O2= 2H2O O2 + 4e-= 2O2 其他电池空气电池1.几种电池的特点2.化学电源满足的一般规律(1)化学电源就是把化学能转变成电能的装置,但实际工作时,化学能不可能完全转变成电能,有一部分化学能会转化成热能等其他形式的能量。(2)电源的负极反应是还原剂失去电子发生氧化反应,负极是电子流出,电流流入的一极;电源的正极反应是氧化剂得到

10、电子发生还原反应,正极是电子流入,电流流出的一极。(3)电子只通过导线,不通过溶液,溶液中是带电离子定向移动形成电流。 发展中的化学电源一次性电池干电池二次电池（充电电池）燃料电池普通锌锰电池碱性锌锰电池铅蓄电池镍镉充电电池锂电池氢氧燃料CH4燃料电池小结1.锂离子电池是新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂离子电池，某种锂离子电池的总反应式为LiMnO2=LiMnO2，下列说法正确的是()ALi是正极，电极反应式为Lie=LiBLi是负极，电极反应式为Lie=LiCLi是负极，电极反应式为MnO2e=MnO2DLi是负极，电极反应式为Li2e=Li2B解析根据

11、总反应式可判断Li被氧化，为负极材料，其失电子成为Li，正极放电的为MnO2。2.日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为Zn2e=Zn2，2NH42e=2NH3H2(NH3与Zn2能反应生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论正确的是()锌为负极，石墨为正极干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极长时间连续使用时，内装糊状物可能流出而腐蚀用电器A B C D D解析由负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，可判断出正确；干电池只能实现

12、化学能向电能的转化，错误；在外电路中，电子从负极流向正极，错误；长时间连续使用该电池，由于锌皮慢慢溶解而破损，且MnO2不断吸收H2而产生H2O，糊状物也越来越稀，容易流出而腐蚀用电器，正确。 3.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2OZnH2O=2AgZn(OH)2。下列说法中不正确的是()A原电池放电时，负极上发生反应的物质是ZnB负极发生的反应是Zn2OH2e=Zn(OH)2C工作时，负极区溶液碱性减弱，正极区溶液碱性增强D溶液中的OH向正极移动，K、H向负极移动解析根据总反应Ag2OZnH2O=2AgZn(OH)2，分析各物质化合价发生的变化可知，Zn在负极上反应，Ag2O在正极上反应，电解质溶液为KOH溶液，所以负极反应式为Zn2OH2e=Zn(OH)2，正极反应式为Ag2O2eH2O=2Ag2OH，这样，在负极区因OH被消耗，碱性减弱，溶液的OH定向移动到负极，正极区生成OH，碱性增强。 D4.下列说法中正确的是()燃料电池的反应物可不储存在电池的内部锌锰干电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池锂电池是新一代可充电电池燃料电池作为汽车驱动能源已研制成功A B C D B解析燃料电池与干电池或蓄电池的主