高二化学化学电源

练习1：

利用下列氧化还原反应设计原电池，写出电极反应式。并画出装置图(盐桥)Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2化合价降低得2e-Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+化合价升高失2e-CuCCuCl2FeCl3装置图：（Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2）能把碳改为铁吗？根据下式所表示的氧化还原反应设计一个原电池：Zn(s)+Fe2+(aq)=Zn2+(aq)+Fe(s)⑴装置可采用烧杯和盐桥，画出此原电池的装置简图；⑵注明原电池的正极和负极；⑶注明外电路中电子的流向；⑷写出两个电极上的电极反应。FeZn盐桥ZnSO4FeSO4(—)(+)负极：Zn-2e-=Zn2+正极：Fe2++2e-=Fe练习2：（07海南）依据氧化还原反应：

2Ag＋(aq)＋Cu(s)＝Cu2(aq)+2Ag(s)

设计的原电池如图所示。

⑴电极X的材料是

；电解质溶液Y是

；⑵银电极为电池的

极，发生的电极反应为

；X电极上发生的电极反应为

；⑶外电路中的电子是从

电极流向

电极。CuAgNO3正Ag++e-=AgCu

-2e-=Cu2+

CuAg第四章电化学基础第二节化学电源［学与问］在日常生活和学习中，你用过哪些电池？其中有哪些属于化学电池?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电转换器转变为电能的装置用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池用途广泛的电池用于“神六”的太阳能电池笔记本电脑专用电池手机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电池小型高性能燃料电池阅读教材P74页并回答问题：1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？2、判断电池的优劣标准主要是什么？3、目前化学电池主要分哪几大类？能量转换效率高，供能稳定可靠，可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作单位质量或单位体积所能输出电能的多少，即比能量的大小；输出功率的大小即比功率的大小以及电池的存储时间的长短。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。化学电池一次电池二次电池燃料电池氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料电池铅蓄电池锌银蓄电池镍镉电池锂离子电池普通干电池碱性锌锰电池锌银纽扣电池

电池中的反应物质消耗到一定程度，就不能再次利用。

又称充电电池或蓄电池。放电后经充电可使电池中的活性物质获得重生，恢复工作能力，可多次重复使用。

是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电源，又称连续电池。一、一次电池——干电池(-)Zn│NH4Cl+ZnCl2│MnO2C(+)负极(Zn)：Zn–2e-=Zn2+正极(MnO2和C)：2NH4++2e-=2NH3+H2↑H2+2MnO2=Mn2O3+H2O电池总反应：Zn+2NH4++2MnO2=Zn2++2NH3+Mn2O3+H2O普通锌锰电池锌筒石墨棒MnO2和C普通锌锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2

和

H2O等碱性锌锰电池构造示意图碱性电池

(-)Zn│KOH│MnO2(+)负极(Zn)：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极(MnO2)：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2优缺点简析：只能一次使用，不能充电；价格较贵；比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电。一、一次电池——银锌电池(纽扣电池)(-)Zn│KOH│Ag2O

(+)负极(Zn)：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极(Ag2O)：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-电池总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag二、二次电池——铅蓄电池(-)Pb│H2SO4│PbO2(+)负极(Pb)：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极(PbO2)：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

阅读P76，了解铅蓄电池的充电原理及铅蓄电池的优缺点。①放电过程负极：氧化反应Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)正极：还原反应PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=2PbSO4(s)+2H2O(l)放电过程总反应：

Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)②充电过程阴极(接电源负极)：还原反应

PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)阳极(接电源正极)：氧化反应

PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)充电过程总反应：

2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)

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

其它二次电池：镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池……铅蓄电池的充放电过程：2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充电放电铅蓄电池的优缺点简析：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：

三燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池优点：能量转化率高，可持续使用，

对环境友好用途：宇宙飞船，应用前景广阔负极:2H2+4OH-－4e-＝4H2O正极:O2+2H2O＋4e-＝4OH-

总反应方程式：

2H2＋O2＝2H2O（-）Ni（多孔）KOH（溶液）NiO2(+）

燃料电池介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性负极正极中性负极

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-固体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-=2H2OvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvVvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvVvv其他

练习、氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请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CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O三、燃料电池——氢氧燃料电池(-)Pt│H2│H+│O2│Pt

(+)负极(Pt)：2H2-4e-=4H+正极(Pt)：O2+4H++4e-=2H2O电池总反应：2H2+O2=2H2O(-)Pt│H2│OH-│O2│Pt

(+)负极(Pt)：2H2-4e-+4OH-=4H2O正极(Pt)：O2+2H2O+4e-=4OH-电池总反应：2H2+O2=2H2O工作原理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、对环境好其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……燃料电池的规律燃料电池与前几种电池的差别：

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。化学电池的组成组成负极正极电解质

电极材料电极上发生反应的物质电子流向反应类型能导电的物质还原性较强的物质(多是金属电极本身)氧化性较强的物质酸溶液碱溶液盐溶液或熔融液小结流出电子流入电子氧化反应还原反应减少污染节约资源书写电极反应式应注意以下几点：1．确定原电池的正负极，弄清正负极上发生反应的物质；2.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．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；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)；5．溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。

练习1、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

练习2、碱性电