電池及電極方程式書寫

1、普通干電池普通干電池手機電池手機電池筆記本電腦筆記本電腦 專用電池專用電池 攝像機攝像機專用電池專用電池 “神六神六”用用太陽能電池太陽能電池電池電池1780年，伽伐尼年，伽伐尼(galvani,l.) 青蛙抽搐實驗。青蛙抽搐實驗。原電池的雛形原電池的雛形理論解釋理論解釋 ：生物電觀點生物電觀點 伏打對生物電觀點的質疑伏打對生物電觀點的質疑 （volta,a.1745-1827） 1800年建立伏打電堆模型。年建立伏打電堆模型。 伏打電池是伏打電池是實用電池的開端。實用電池的開端?；瘜W電池一次電池燃料電池二次電池活性物質消耗到一定程度就不能再用了。也叫干電池放電后可以再充電使活性物質獲得再生。

2、又稱充電電池或蓄電池。連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學能直接轉換成電能的電池種類種類優(yōu)點優(yōu)點:能量轉換效率高，供能穩(wěn)定可靠。能量轉換效率高，供能穩(wěn)定可靠?？梢灾瞥筛鞣N形狀和大小、不同容量可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。和電壓的電池和電池組，使用方便。易維護，可在各種環(huán)境下工作。易維護，可在各種環(huán)境下工作。電池優(yōu)劣的判斷標準電池優(yōu)劣的判斷標準:符號符號(ah/kg)，(ah/l)指電池單位質量或單位體積所能輸出電能的多少指電池單位質量或單位體積所能輸出電能的多少比功率比功率 符號是符號是w/kg，w/l)電池的儲存時間的長短電池的儲存時間的長短比能量比能量指電池單位質量

3、或單位體積所能輸出功率的大小指電池單位質量或單位體積所能輸出功率的大小1 1、干電池、干電池( (普通鋅錳電池）普通鋅錳電池）干電池用鋅制桶形外殼作干電池用鋅制桶形外殼作負極，位于中央的頂蓋有負極，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極，在石銅帽的石墨作正極，在石墨周圍填充墨周圍填充nhnh4 4clcl、znclzncl2 2和淀粉作電解質溶液，還和淀粉作電解質溶液，還填充填充mnomno2 2的黑色粉末吸收正極放出的的黑色粉末吸收正極放出的h h2 2，防止產生極化，防止產生極化現(xiàn)象。電極總的反應式為：現(xiàn)象。電極總的反應式為：zn+2mnozn+2mno2 2 + 2nh + 2nh4 4cl

4、= znclcl = zncl2 2+ mn+ mn2 2o o3 3+2nh+2nh3 3+h+h2 2o o請寫出各電極的電極反應。請寫出各電極的電極反應。一、一、 一次電池一次電池練：寫出練：寫出鋅錳干電池鋅錳干電池的電極反應和總化學反的電極反應和總化學反應方程式。應方程式。負極負極正極正極總反應總反應通常我們可以通過干電池的外觀上的哪些變通常我們可以通過干電池的外觀上的哪些變化判斷它已經不能正常供電了？化判斷它已經不能正常供電了？_我們在我們在使用干電池的過程中并沒有發(fā)現(xiàn)有氣體產生，使用干電池的過程中并沒有發(fā)現(xiàn)有氣體產生，請推測可能是干電池中的什么成分起了作用？請推測可能是干電池中的什

5、么成分起了作用？zn-2e-=zn2+2nh4+2e-=2nh3+h2 ， h2 +2mno2=mn2o3+h2o鋅筒變軟，電池表面變得不平整鋅筒變軟，電池表面變得不平整mno2zn+2mnozn+2mno2 2 + 2nh + 2nh4 4cl = znclcl = zncl2 2+ mn+ mn2 2o o3 3+2nh+2nh3 3+h+h2 2o o一、一次電池一、一次電池(干電池干電池)2. 堿性鋅錳電池鋅粉和koh的混合物mno2金屬外殼 負極是zn： zn+2oh- - 2e- = zn(oh)2 正極是mno2： 2mno2+ 2h2o+ 2e- = 2mnooh +2oh-

6、電池總反應： zn+2mno2+2h2o= 2mnooh+zn(oh)2干電池干電池負極負極: zn2e-zn2 普通鋅錳干電池：普通鋅錳干電池：（-）zn zncl2、nh4cl（糊狀）（糊狀） 石墨石墨(no2)(+） 正極正極: 2nh4+2e-2nh3h2 總電池反應方程式總電池反應方程式 ：2nh4clznzncl22nh3h2 缺點：放電量小，放電過程中易氣漲或漏液缺點：放電量小，放電過程中易氣漲或漏液 改進后堿性鋅錳電池的優(yōu)點：改進后堿性鋅錳電池的優(yōu)點： 電流穩(wěn)定，放電容量、時間增大幾倍，不會氣漲或漏液。電流穩(wěn)定，放電容量、時間增大幾倍，不會氣漲或漏液。 二氧化錳的用途二氧化錳的

7、用途zn+2mno2+2h2o=2mnooh+zn(oh)2一、一次電池一、一次電池(干電池干電池)3. 鋅銀電池 負極是zn： zn+2oh- - 2e- = zn(oh)2 正極是ag2o： ag2o +h2o + 2e- = 2ag +2oh- 電池總反應： zn+ag2o+h2o=2ag+zn(oh)2教材上的寫法zn+2oh- - 2e- = zno+h2oag2o +h2o + 2e- = 2ag +2oh-zn+ag2o=2ag+zno3 3、鋰電池、鋰電池鋰電池：鋰電池：（- -）lili（s s） liilii（晶片）（晶片） i i2 2(+(+） 鋰亞硫酰氯電池鋰亞硫酰氯

8、電池(li-socl(li-socl2 2) )：8li+3socl8li+3socl2 2=6licl+li=6licl+li2 2soso3 3+2s+2s負極：負極： ；正極：；正極： 。用途：質輕、高能用途：質輕、高能( (比能量高比能量高) )、高工作效率、高穩(wěn)定電壓、工、高工作效率、高穩(wěn)定電壓、工作溫度寬、高使用壽命，廣泛應用于軍事和航空領域。作溫度寬、高使用壽命，廣泛應用于軍事和航空領域。8li-8e8li-8e- -=8li=8li+ +3socl3socl2 2+8e+8e- -=6cl=6cl- -+so+so3 32-2-+2s+2s鉛蓄電池、鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池

9、、鋰離子電鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池池1.鉛蓄電池鉛蓄電池1)正負極材料正負極材料正極：正極：pbo2負極：負極：pb2)工作機制工作機制電解質：電解質：h2so4溶液溶液鉛蓄電池為典型的可充電電池，其電極反應鉛蓄電池為典型的可充電電池，其電極反應分為放電和充電兩個過程分為放電和充電兩個過程二、二次電池二、二次電池放電過程總反應：放電過程總反應：pb(s)+pbo2(s)+2h2so4=2pbso4(s)+2h2o pb(s) + so42- -2e- =pbso4 (s)正極：正極：pbo2(s) + 4h+so42- +2e- =pbso4 (s) +2h2o 氧化反應氧化反應 還原反

10、應還原反應負極：負極：放電過程放電過程鉛蓄電池充電的反應則是上述反應的鉛蓄電池充電的反應則是上述反應的逆過程逆過程pb(s)+pbo2(s)+2h2so4 2pbso4(s)+2h2o(l)充電過程充電過程pbso4 (s) +2e- =pb(s) + so42- 還原反應還原反應陰極：陰極：陽極：陽極：pbso4 (s)+2h2o -2e- = pbo2(s) + 4h+ + so42- 氧化反應氧化反應接電源負極接電源負極接電源正極接電源正極充電過程總反應：充電過程總反應：2pbso4(s)+2h2o(l)=pb(s)+pbo2(s)+2h2so4鉛蓄電池的充放電過程：鉛蓄電池的充放電過程

11、：放電放電充電充電3)優(yōu)缺點簡析優(yōu)缺點簡析缺點：缺點：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境優(yōu)點：優(yōu)點：可重復使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、可重復使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉價格低廉其它二次電池其它二次電池鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池離子蓄電池2 2、銀鋅蓄電池、銀鋅蓄電池 正極殼填充正極殼填充agag2 2o o和石墨，負極蓋填充鋅汞合和石墨，負極蓋填充鋅汞合金，電解質溶液金，電解質溶液kohkoh。反應式為：。反應式為：2ag+zn(oh)2ag+zn(oh)2 2 zn+ag z

12、n+ag2 2o+ho+h2 2o o 寫出電極反應式。寫出電極反應式。充電充電放電放電銀銀-鋅蓄電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的鋅蓄電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表示為：充電和放電過程可以表示為：2ag+zn(oh)2 ag2o+zn+h2o放電放電充電充電此電池放電時，負極上發(fā)生反應的物質是（此電池放電時，負極上發(fā)生反應的物質是（ ）a.ag b.zn(oh)2 c.ag2o d.znd電極反應：電極反應：負極：負極：zn-2e-+2oh-=zn(oh)2 正極：正極：ag2o+2e-+h2o=2ag+2oh-3 3、鎘鎳電池、鎘鎳電池nio2+cd+2h2o

13、ni(oh)2+ cd(oh)2 放放電電充電充電負極材料：負極材料：cdcd；正極材料：正極材料：涂有涂有nionio2 2，電解質：電解質：kohkoh溶液。溶液。反應式如下：反應式如下：寫出電極反應式。寫出電極反應式。 特點：比鉛蓄電池耐用，可密封反復使用。特點：比鉛蓄電池耐用，可密封反復使用。 鎳鎳鎘可充電電池可發(fā)生如下反應：鎘可充電電池可發(fā)生如下反應：cd+2nio(oh)+2h2o由此可知，該電池的負極材料是由此可知，該電池的負極材料是cd(oh)2+2ni(oh)2放電放電充電充電a. cd （ a ）b. nio(oh) d. ni(oh)2c. cd(oh)2電極反應：電極反

14、應：負極：負極：cd-2e-+2oh-=cd(oh)2 正極：正極：2nio(oh)+2e-+2h2o=2ni(oh)2+2oh-二、二次電池二、二次電池(充電電池、蓄電池充電電池、蓄電池)3. 鋰電池 鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池來自于偉大的發(fā)明家愛迪生。 由于鋰金屬的化學特性非?；顫姡沟娩嚱饘俚募庸?、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應用。 隨著二十世紀微電子技術的發(fā)展，小型化的設備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進入了大規(guī)模的實用階段。 二、二次電池二、二次電池(充電電池、蓄電池充電電池、蓄電池)4.

15、 鋰電池 鋰電池也叫鋰離子電池鋰離子電池目前由液態(tài)鋰離子電池(lib)和聚合物鋰離子電池(plb)兩類。其中，液態(tài)鋰離子電池是指 li+嵌入化合物為正、負極的二次電池。正極采用鋰化合物licoo2或limn2o4，負極采用鋰-碳層間化合物。鋰離子電池由于工作電壓高、體積小、質量輕、能量高、無記憶效應、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長，是21世紀發(fā)展的理想能源。 鋰離子電池發(fā)展簡史鋰離子電池發(fā)展簡史 鋰電池和鋰離子電池是鋰電池和鋰離子電池是20世紀開發(fā)成功世紀開發(fā)成功的新型高能電池。這種電池的負極是金屬的新型高能電池。這種電池的負極是金屬鋰，正極用鋰，正極用mno2，socl2，(cfx)n等。等。

16、70年代進入實用化。因其具有能量高、電池年代進入實用化。因其具有能量高、電池電壓高、工作溫度范圍寬、貯存壽命長等電壓高、工作溫度范圍寬、貯存壽命長等優(yōu)點，已廣泛應用于軍事和民用小型電器優(yōu)點，已廣泛應用于軍事和民用小型電器中，如移動電話、便攜式計算機、攝像機、中，如移動電話、便攜式計算機、攝像機、照相機等、部分代替了傳統(tǒng)電池。照相機等、部分代替了傳統(tǒng)電池。 大有發(fā)展前景的燃料電池大有發(fā)展前景的燃料電池 燃料電池燃料電池是利用是利用氫氣、天然氣、甲醇氫氣、天然氣、甲醇等燃等燃料與料與氧氣或空氣氧氣或空氣進行電化學反應時釋放出來的進行電化學反應時釋放出來的化學能直接轉化成電能的一類原電池。目前化學能

17、直接轉化成電能的一類原電池。目前燃燃料電池的能量轉化率可達近料電池的能量轉化率可達近80%80%，約為火力發(fā)，約為火力發(fā)電的電的2 2倍倍。這是因為火力發(fā)電中放出的廢熱太。這是因為火力發(fā)電中放出的廢熱太多。燃料電池的多。燃料電池的噪聲噪聲及硫氧化物、氮氧化物等及硫氧化物、氮氧化物等廢氣污染都接近零廢氣污染都接近零；燃料電池發(fā)明于燃料電池發(fā)明于1919世紀世紀3030年代年代末，經反復試驗、改進，到末，經反復試驗、改進，到2020世紀世紀6060年代才開始進入年代才開始進入實用階段。第一代燃料電池的實用階段。第一代燃料電池的 大致情況如下：大致情況如下： ( (三三) )燃料電池燃料電池氫氧燃料

18、電池氫氧燃料電池新型燃料電池新型燃料電池 燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質全燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質全部貯藏在電池內，而是在工作時，不斷從外部貯藏在電池內，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應產物不斷排出電池界輸入，同時將電極反應產物不斷排出電池三、燃料電池三、燃料電池以磷酸為電解質溶液時：負極：2h2 4e- = 4h+正極：o2+ 4h+ +4e- =2h2o總反應：2h2 +o2 =2h2o三、燃料電池三、燃料電池以koh為電解質溶液時：負極：2h2 +4oh- 4e- = 2h2o正極：o2+ 2h2o +4e- =4oh-總反應：2h2 +o2 =2h2o燃燃 料料

19、電電 池池2h2 - 4e- = 4h+ o2 + 4h+ + 4e-= 2h2o2h2 - 4e- = 4h+ o2 + 2h2o + 4e-= 4oh-2h2 +4oh- 4e- = 4h2o o2 + 2h2o + 4e-= 4oh-固體燃料電池固體燃料電池2h2 - 4e- +2o2= 2h2o o2 + 4e-= 2o2 2h2 - 4e- = 4h+ o2 + 4h+ + 4e-= 2h2o 將鉑絲插入將鉑絲插入koh溶液作電極，然后向兩個電溶液作電極，然后向兩個電極上分別通入甲烷和氧氣，可以形成原電池，極上分別通入甲烷和氧氣，可以形成原電池，由于發(fā)生的反應類似于甲烷的燃燒，所以稱

20、由于發(fā)生的反應類似于甲烷的燃燒，所以稱作燃料電池，根據兩極上反應的實質判斷，作燃料電池，根據兩極上反應的實質判斷，通入甲烷的一極為通入甲烷的一極為_，這一極的電極反應，這一極的電極反應為為_；通入氧氣的一極；通入氧氣的一極為為_，電極反應為，電極反應為_，總，總反應為反應為_。負極負極ch4-8e-+10oh-=co32-+7h2o正極正極o2+4e-+2h2o=4oh-ch4+2o2+2koh=k2co3+3h2o若將氫氣換成甲烷，若將氫氣換成甲烷，寫出各電極的電極反應寫出各電極的電極反應電極反應式電極反應式書寫書寫應注意以下幾點：應注意以下幾點：1 1電極反應一般寫成離子反應。電極反應一般

21、寫成離子反應。2 2正極反應正極反應 + + 負極反應負極反應 = = 總反應式總反應式3 3氧化產物、還原產物的確定與電解質溶液氧化產物、還原產物的確定與電解質溶液有關。例如：在有關。例如：在堿性溶液中，堿性溶液中，coco2 2以以co32形式存在）形式存在）. .電極反應式書寫電極反應式書寫步驟：步驟：1.1.找物質，標得失；找物質，標得失；2.2.選離子，平電荷；選離子，平電荷；3.3.配個數(shù)，巧用水配個數(shù)，巧用水1 1、僅有一個電極材料參與反應的原電池：僅有一個電極材料參與反應的原電池：負極：負極：m-xe=mm-xe=mx+x+正極：析氫或正極：析氫或吸氧吸氧或析出不活潑金屬或析出

22、不活潑金屬2 2、兩個電極均參與反應的原電池、兩個電極均參與反應的原電池 （如蓄電池，紐扣電池）（如蓄電池，紐扣電池）電極材料：金屬為負極，金屬化合物為正電極材料：金屬為負極，金屬化合物為正極極電子得失均由兩電極本身發(fā)生電子得失均由兩電極本身發(fā)生電極反應需考慮電解質溶液的參與電極反應需考慮電解質溶液的參與小結小結3 3、電極材料本身均不參與反應的電池（燃料電池）、電極材料本身均不參與反應的電池（燃料電池）兩電極材料均為惰性電極兩電極材料均為惰性電極負極可燃性氣體失電子，正極助燃性氣體得負極可燃性氣體失電子，正極助燃性氣體得 電子電子電極反應考慮電解質溶液電極反應考慮電解質溶液1 1、在含有、在

23、含有h h2 2s s氣體的空氣中，銀器表面易變黑（生成了氣體的空氣中，銀器表面易變黑（生成了agag2 2s s），為了除去銀器表面），為了除去銀器表面agag2 2s s，可采用如下方法：在一，可采用如下方法：在一個鋁制的容器中放入食鹽溶液，將銀器浸入食鹽溶液，使個鋁制的容器中放入食鹽溶液，將銀器浸入食鹽溶液，使銀器與鋁接觸良好過一段時間，銀器表面變?yōu)殂y白色，銀器與鋁接觸良好過一段時間，銀器表面變?yōu)殂y白色，并聞到臭雞蛋的氣味，觀察到有少量白色絮狀沉淀生成，并聞到臭雞蛋的氣味，觀察到有少量白色絮狀沉淀生成，請用電極反應式和離子方程式表示上述過程請用電極反應式和離子方程式表示上述過程鞏 固 練 習al-3e-=al3+ag2s+2e-=2ag+s2-2al+3ag2s+6h2o=6ag+2al(oh)3+3h2s 3.3.鋰電池是一代新型高能電池，它以質量輕、能鋰電池是一代新型高能電池，它以質量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池，某種鋰電池的總反應為電池，某種鋰電池的總反應為li +