第二节化学电源

干电池碱性电池蓄电池锂离子电池燃料电池形形色色的电池“震动动力充电电池”勺水充电三维纳米结构电池尿液充电的电池

新型绿色环保燃料电池车863-燃料电池公共汽车学与问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？电池化学电池太阳能电池原子能电池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电池广泛应用于通讯、交通、文化、办公及家用电子产品，在高科技、军事、生产行业也有特殊应用。减少污染节约资源有关资料显示，一节一号电池烂在地里，能使１万方米的土壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水无法饮用，相当于一个人一生的饮水量。请回顾原电池的相关知识并完成下表:复习提问一个概念两个电极负极正极三个流向电子电流离子四个条件将化学能转化为电能的装置

较活泼金属—失电子—发生氧化反应不活泼金属或非金属导体—得电子—发生还原反应负极→外电路→正极正极→外电路→负极阳离子→正极，阴离子→负极①活动性不同的两个电极②电解质溶液③闭合电路④自发进行的氧化还原反应（1）能量转换效率高，供能稳定可靠。（2）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。（3）易维护，可在各种环境下工作。1.化学电池与其他能源相比有哪些优点？交流研讨一2.判断电池的优劣标准主要是什么？（1）比能量，指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。［单位是(W·h)/kg，(W·h)/L］（2）比功率，指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小。[单位是W/kg，W/L)]（3）电池的可储存时间的长短。交流研讨一（1）一次电池又称不可充电电池，如干电池。（2）二次电池又称充电电池，如蓄电池。（3）燃料电池，如氢氧燃料电池。3.目前化学电池主要分为哪几大类？产生电能的基本原理是什么？各自有什么特点？交流研讨一1、酸性锌锰干电池负极（锌筒）：Zn−

2e-＝Zn2+

正极（石墨棒）：2NH4++2e-+2MnO2=2NH3+Mn2O3+H2O总反应：Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O（-）Zn|NH4Cl|C（+）一次电池缺点：在使用过程中电压不断下降，不能提供稳定电压，且放电功率低，比能量小，低温性能差，在－20℃即不能工作。在高寒地区只可使用碱性锌锰干电池。2.碱性锌锰干电池电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2负极反应：正极反应：电解质：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-KOH碱性锌锰电池的优点：大电流、稳定，比能量大、可储存时间长，不会气涨或漏液。3.纽扣电池银锌电池负极反应：正极反应：总反应：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-Ag2O

+Zn+H2O

=Zn(OH)2+

2Ag优点：比能量大、电压稳定、存储时间长、低污染。用途：广泛用于电子手表、计算器等1.铅蓄电池(1)正、负极材料正极：PbO2负极：Pb电解质：H2SO4溶液(2)工作机制铅蓄电池为典型的可充电电池，其工作原理分为放电和充电两个过程。二次电池----充电电池放电过程总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)

=2PbSO4(s)+2H2O(l)

Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)正极：PbO2(s)+4H+(aq)

+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)

负极：①放电过程还原反应氧化反应②充电过程充电过程总反应：阳极：阴极：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)

PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)

PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)

+SO42-(aq)

还原反应氧化反应还原反应氧化反应还原反应Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)

放电2PbSO4(s)+2H2O(l)充电放电充电放电充电铅蓄电池的充放电过程：2.锂电池特点：①“绿色”；②容量大；③电解液中不能有水锂金属电池：Li+MnO2=LiMnO2锂离子电池：正极反应：Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4。负极反应：LixC6=xLi++xe-+6C二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。2.锂电池讨论：心脏起搏器中使用的新型Li—I2电池的反应可简化为：2Li＋I2=2LiI，下列说法中不正确的是（）A．负极反应式为：Li－e－

=Li＋B．该电池以含Li＋的水溶液为电解质C．该电池负极材料为金属锂D．锂电池的使用寿命长的原因之一是锂的摩尔质量小，单位质量的电极材料所能转换的电量(比容量)大B特点：①“绿色”；②容量大；③电解液中不能有水总反应式：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S负极：正极：优点：质轻、高能(比能量高)、电压高、工作温度宽、可存储时间长。用途：广泛应用于军事和空间领域。8Li-8e-=8Li+3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S3.锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：（1）负极发生氧化反应，正极发生还原反应

（负氧正还）。（2）要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边添加H+、OH—、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒。（3）要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。原电池电极反应式的书写注意事项讨论1：（10安徽）某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2+O2=2H2O，下列有关说法正确的是（）A.电子通过外电路从b极流向a极B.b极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-C.每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极D讨论2：1991年我国首创以铝－空气－海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，则电源负极材料为：

，正极材料为：

。正、负极反应以及总反应方程式分别为：

、

,_________________________.Al石墨或活泼性比铝弱的金属材料。4Al－12e-＝4Al3+3O2＋6H2O＋12e-＝12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3以海水电池为能源的国产航标灯

讨论3：电子表中电子计算器的电源常用微型银锌原电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，放电时锌极上的电极反应式为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2；氧化银电极上的反应式为：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，总反应式为：Ag2O+H2O+Zn=Zn(OH)2+2Ag。下列说法正确的是（）A.锌是负极，氧化银是正极B.锌的质量减小6.5g，外电路中通过0.4mol电子C.溶液中OH-向正极移动，K+

、H+向负极移动D.随着电极反应的不断进行，电解质溶液中n(OH-)减小A大有发展前景的燃料电池

燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入实用阶段。三、燃料电池燃料电池简介①燃料作负极，助燃剂氧气作正极②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。优点：能量转化率高，可持续使用，对环境友好。广泛应用于宇宙飞船、电动起初、航天飞机等，应用前景广阔。用途：介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O

中性负极正极酸性负极

正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+

O2+4H++4e-=2H2O2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-液体电解质氢氧燃料电池固体电解质氢氧燃料电池介质电池反应：

2H2+Ｏ２=2H2O

负极正极负极

正极2H2-4e-+2O2－=2H2O

O2+4e-=2O2－

2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O讨论：有人用铂作电极，稀硫酸作电解质溶液，又从两电极分别通CH4和O2，形成燃料电池，该电池中通入甲烷的铂为

极，发生的电极反应是

，正极的电极反应式是

，反应的总化学方程式是

。负负极：CH4+10OH-−8e-＝CO32-+7H2O总反应：CH4+2O2+2OH-＝CO32-+3H2O四、甲烷燃料电池：思考：若介质为碱性环境呢？CH4-8e-+2H2O＝8H++CO2CH4+2O2＝CO2+2H2O2O2+8e-+8H+＝4H2O正极：2O2+8e-+

4H2O

＝8OH-

要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边添加H+、OH-、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒。1.将铂丝插入