化学电源 微课

化学电源生活经验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碱性锌锰电池、锌银电池、铅蓄电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池等。化学电池太阳能电池原子能电池交流总结广泛应用于通讯、交通、文化、办公及家用电子产品。高科技、军事、生产行业也有特殊应用。【思考】①目前化学电池主要分为哪几个大类？在性能等方面它们各有什么特点？产生电能的基本原理是什么？②化学电池与其他能源相比有哪些优点？③判断电池的优劣标准主要是什么？知识点1：化学电池1)概念:将化学能变成电能的装置2)分类: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——蓄电池③燃料电池3)优点:4)电池优劣的判断标准: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比能量［符号(W·h/kg)，(W·h/L)］指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少②比功率[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③电池的储存时间的长短1、电池材料碱性锌锰电池正极：MnO2负极：Zn2、工作原理负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-碱性锌锰电池构造示意图电解质：KOH一、一次电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)23、特点缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：

比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电总结感悟锌筒石墨棒MnO2和C普通锌锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2

和H2O等问题探究正极(MnO2和C)锌筒石墨棒MnO2和C普通锌锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2

和H2O等电池总反应负极(Zn)Zn+2MnO2+2NH4Cl=2MnOOH+ZnCl2+2NH3Zn–2e-=Zn2+（氧化反应）2MnO2+2NH4++2e-=2MnOOH+2NH3（还原反应）普通锌锰干电池2、迷你型电池

优点：电压高、稳定，低污染。

用途：手表、相机、心率调节器

HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S）

Ag2O（S）+Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S）1、锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S负极：

；正极：

。用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。8Li-8e-=8Li+3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S习题导学2、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—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：Zns＋2MnO2s＋H2Ol＝ZnOH2s＋Mn2O3s下列说法错误的是()A

电池工作时，锌失去电子B

电池正极电极反应式为：

2MnO2s＋H2Ol＋2e＝Mn2O3s＋2OHaqC

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02mol电子，锌的质量理论上减小65gC习题导学3、人造地球卫星使用一种高能电池—银锌电池，其电池的电极反应为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-

=

2Ag+2OH-，根据此判断氧化银是（

）A.负极，被氧化

B.正极，被还原C.负极，被还原

D.正极，被氧化B习题导学二、二次电池铅蓄电池1、电池材料正极：PbO2负极：Pb2、工作原理电解质：H2SO4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充电两个过程交流总结放电过程总反应：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-=2PbSO4(s)+2H2O(l)负极：(1)放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程交流总结(2)充电过程PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)阴极：阳极：2PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+H+(aq)+SO42-(aq)接电源负极接电源正极充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)铅蓄电池的充放电过程：2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)放电充电3、特点缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉交流总结4、“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是()A.电池反应中有NaCl生成B.电池的总反应是金属钠还原三个铝离子

C.正极反应为：NiCl2+2e-=Ni+2Cl-D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动B习题导学5、2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是()A．a为电池的正极B．电池充电反应为:LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLiC．放电时，a极锂的化合价发生变化D．放电时，溶液中的Li+从b向a迁移C习题导学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。第一代燃料电池的

大致情况如下：

(三)燃料电池三、燃料电池酸性氢氧燃料电池1、电池材料正极室：通氧气负极室：通氢气电解质：H2SO4溶液（氧化剂）（燃料）使用铂电极交流总结电解液H2O2e-2e-氢气氧气H+

OH-A

负极正极O2H2H2O2、工作原理2H2-4e-=2H+负极：正极：O2+4H++4e-=2H2O总反应：2H2+O2=2H2OH+

OH-交流总结①氧化剂与还原剂在工作时不断补充②反应产物不断排出③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源缺点：体积较大、附属设备较多优点：能量转换率高、清洁、对环境好3、燃料电池与前几种电池的区别交流总结书写电极反应式应注意以下几点：1．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“拆”、“平”）；3．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（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）；2．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极反应；6、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和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+

，则其正极反应式为

。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为

。O2+4e-+4H+=2H2O

2H2-4e-+4OH-=4H2O

燃料电池的规律①燃料做负极，助燃剂氧气为正极②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用习题导学7、氢气是燃料电池中最常见的燃料，使用方便，但受到价格和来源的限制，所以常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如甲烷、汽油等。写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：此时电池内总的反应式：

KOH溶液CH4O2H2Oa

bCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O习题导学笔记本电脑专用电池摄像机专用电池微型混合燃料电池用于“神六”的太阳能电池生活解读减少污染节约资源生活解读本课小结化学电源一次电池二次电池燃料电池锌锰电池铅蓄电池氢氧燃料电池锂离子电池锌银纽扣电池1、在含有H2S气体的空气中，银器表面易变黑（生成了Ag2S），为了除去银器表面Ag2S，可采用如下方法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使银器与铝接触良好．过一段时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，请用电极反应式和离子方程式表示上述过程．巩固练习Al-3e-=Al3+Ag2S+2e-=2Ag+S2-2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S￪2、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在65℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：负极反应式：2CO+2CO32-=4CO2+4e正极反应式：总反应式：O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO23.锂电池是一代新型高能电池，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电池，某种锂电池的总反应为Li+MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（）A、Li是正极，电极反应为Li－e-=Li+B、Li是负极，电极反应为Li－e-=Li+C、Li是负极，电极反应为MnO2+e-=MnO2–D、Li是负极，电极反应为Li－2e-=Li2+B4、1991年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电