第二節(jié)__發(fā)展中的化學(xué)電源

1、原電池原電池發(fā)生發(fā)生失失電子電子的的氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)發(fā)生發(fā)生得得電子電子的的還原反應(yīng)還原反應(yīng)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置紐扣電池紐扣電池在日常生活和學(xué)習(xí)中，你用過哪些電池呢？在日常生活和學(xué)習(xí)中，你用過哪些電池呢？攝像機專用電池攝像機專用電池手機專用電池手機專用電池用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池化學(xué)電池化學(xué)電池一次電池一次電池二次電池二次電池燃料電池燃料電池堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池鉛蓄電池鉛蓄電池氫氧燃料電池氫氧燃料電池鋰離子電池鋰離子電池普通普通鋅錳干電池干電池化學(xué)電池的分類化學(xué)電池的分類1.1.干電池（一次電池）干電池（一次電池）負極（負極（Zn）正

2、極（正極（C）總電池反應(yīng)：總電池反應(yīng)：Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O負極（負極（Zn）：）：Zn 2e- = Zn2+本節(jié)要求會判斷電池的正負極本節(jié)要求會判斷電池的正負極常見的化學(xué)電池常見的化學(xué)電池a.a.酸性鋅酸性鋅-錳干電池錳干電池電解液（糊狀的電解液（糊狀的NH4Cl 和MnO2 ）請寫出正負極電極反應(yīng)式請寫出正負極電極反應(yīng)式正極（正極（C）: : 2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O(使用壽命短、易泄露使用壽命短、易泄露)鋅筒鋅筒石墨棒石墨棒MnO2糊糊普通鋅普通鋅- -錳干電池的結(jié)構(gòu)錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl糊糊+-e-負

3、極：負極：Zn 正極：石墨棒正極：石墨棒 電解質(zhì)：電解質(zhì)：KOH總電池反應(yīng)：總電池反應(yīng)：Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+H2O+2e- =Mn2O3+2OH-Zn+2MnO2+H2O=Mn2O3+Zn(OH)2堿性鋅錳電池的優(yōu)點：使用壽命長、不會氣漲或漏液。堿性鋅錳電池的優(yōu)點：使用壽命長、不會氣漲或漏液。b.b.堿性鋅堿性鋅-錳干電池錳干電池負極（負極（Zn）：）：正極（正極（C）: :c.c.銀銀-鋅電池（紐扣電池）鋅電池（紐扣電池）總反應(yīng)式總反應(yīng)式: : ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2 電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式: 負極負極: Zn2OH-2e-Zn(OH)

4、2 正極正極: Ag2OH2O2e-2Ag2OH-這種電池電壓穩(wěn)定，儲存時間長，適宜小電流連續(xù)放這種電池電壓穩(wěn)定，儲存時間長，適宜小電流連續(xù)放電，常制成紐扣式電池，廣泛用于電，常制成紐扣式電池，廣泛用于電子手表、照相機、電子手表、照相機、計算器和其他微型電子儀器計算器和其他微型電子儀器。負極：負極：Zn 正極：石墨棒正極：石墨棒 電解質(zhì)：濃電解質(zhì)：濃KOH手機專用電池手機專用電池攝像機專用電池攝像機專用電池筆記本電腦專用電池筆記本電腦專用電池2.2.充電電池充電電池a.a.鉛蓄電池鉛蓄電池1)1)正負極材料正負極材料正極：正極：PbO2負極：負極：Pb2)2)工作機制工作機制電解質(zhì)：電解質(zhì)：H

5、2SO4溶液溶液鉛蓄電池為典型的可充電電池，其電極反應(yīng)分為放電和鉛蓄電池為典型的可充電電池，其電極反應(yīng)分為放電和充電兩個過程充電兩個過程總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：化學(xué)能化學(xué)能 放電放電 充電充電 電能電能 Pb+ SO42- -2e- =PbSO4 正極：正極：PbO2+ 4H+SO42- +2e- =2PbSO4 +2H2O 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 還原反應(yīng)還原反應(yīng)負極：負極：放電過程：放電過程：鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的逆過程逆過程總電池反應(yīng)：總電池反應(yīng)：Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O （化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能）（化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能）

6、3)3)優(yōu)缺點優(yōu)缺點缺點：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：可可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、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、鋰離子電池鎳鎘電池、鋰離子電池鋰離子電池是新一代可充電的鋰離子電池是新一代可充電的綠色電池綠色電池。特點：高能電池，電壓高，質(zhì)量輕，貯存時間長等。特點：高能電池，電壓高，質(zhì)量輕，貯存時間長等。用途：用途：現(xiàn)已成為現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動電話、攝像機、手表、筆記本電腦、移動電話、攝像機、手表、心臟起搏器心臟起搏器等低功耗電器的主流。等低功耗電器的主流。筆記本電

7、腦專用電筆記本電腦專用電池池b.鋰離子電池鋰離子電池負極（Li）：2Li -2e-=2Li+ 正極（C）：I2+2e-=2I- 有機溶劑為電解液總反應(yīng)：2Li+I2=2LiI思考：一次電池與充電電池有何根本區(qū)別？思考：一次電池與充電電池有何根本區(qū)別？一次性電池中的氧化還原反應(yīng)是不可逆的，一次性電池中的氧化還原反應(yīng)是不可逆的，放完電后不可再使用；放完電后不可再使用；而充電電池中的氧化還原反應(yīng)是可逆的，而充電電池中的氧化還原反應(yīng)是可逆的，它在放電時所進行的氧化還原反應(yīng)在充電時它在放電時所進行的氧化還原反應(yīng)在充電時可以逆向進行，使生成物恢復(fù)原狀?？梢阅嫦蜻M行，使生成物恢復(fù)原狀。3.3.燃料電池燃料電

8、池高效、低污染的新型電池高效、低污染的新型電池a.a.原理：原理：是一種連續(xù)地將是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。成電能的化學(xué)電池。 b.b.與其他電池的區(qū)別：反應(yīng)物不儲存在電池內(nèi)與其他電池的區(qū)別：反應(yīng)物不儲存在電池內(nèi)燃料燃料 O2或空氣或空氣 電解質(zhì)電解質(zhì)溶液溶液 a.電極材料電極材料 ：多孔性：多孔性鎳（鎳（Ni）、鉑（）、鉑（Pt） c.電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液 ：KOH等強堿、等強堿、H2SO4等強酸等強酸1)1)燃料電池的構(gòu)成燃料電池的構(gòu)成 b.常見燃料：常見燃料：H2、CH4、CH3OH等等 e-e-H2O2氫氧燃料電池氫氧燃料電池

9、負極負極:2H2 - 4e- = 4H+正極正極:O2 + 4H+4e- = 2H2O總反應(yīng)總反應(yīng):2H2 + O2 = 2H2O電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為酸性（酸性（H2SO4）APt(-)Pt(+)氫氧燃料電池工作原理氫氧燃料電池工作原理負極室負極室正極室正極室隔膜隔膜H2SO4溶液溶液電極：電極：PtPt制作的惰性電極制作的惰性電極e-e-H2O2氫氧燃料電池氫氧燃料電池電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為堿性（堿性（KOH）負極負極:2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O正極正極:O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-總反應(yīng)總反應(yīng):2H2 + O2 = 2H2OAPt(-)Pt(+)氫

10、氧燃料電池工作原理氫氧燃料電池工作原理負極室負極室正極室正極室隔膜隔膜KOH溶溶液液電極：電極：PtPt制作的惰性電極制作的惰性電極燃燃 料料 電電 池池介質(zhì)電池反應(yīng)： 2H2 + = 2H2O 酸性負極正極中性負極 正極堿性負極正極2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-一定要會判斷：酸性有一定要會判斷：酸性有H+ (肯定沒肯定沒OH- ）；）； 堿性有堿性有OH- (肯定沒肯定沒 H+ ）燃料電池的規(guī)律

11、燃料電池的規(guī)律燃料做負極，助燃劑氧氣為正極燃料做負極，助燃劑氧氣為正極電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng)，只電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng)，只起傳導(dǎo)電子的作用。起傳導(dǎo)電子的作用。能量能量轉(zhuǎn)化率高轉(zhuǎn)化率高(超過超過80%)，普通的，普通的只有只有30%，有利于節(jié)約能源。，有利于節(jié)約能源。燃料電池與前幾種電池的差別：燃料電池與前幾種電池的差別：氧化劑與還原劑在工作時不斷補充；氧化劑與還原劑在工作時不斷補充；反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出化學(xué)電源化學(xué)電源1、一次電池、一次電池2、二次電池、二次電池3、燃料電池、燃料電池鋅錳干電池鋅錳干電池鉛蓄電池鉛蓄電池氫氧燃料電池氫氧燃料電池掌握每一類典型掌握每一類典型電池

12、的正負極、電池的正負極、電極反應(yīng)；電極反應(yīng)；了解了解每一類電池的優(yōu)每一類電池的優(yōu)缺點；對其它電缺點；對其它電池有初步的認識池有初步的認識1.已知空氣已知空氣-鋅電池的電極反應(yīng)為：鋅電池的電極反應(yīng)為： 鋅片：鋅片：Zn+2OH- -2e- =ZnO+H2O 石墨：石墨：O2+2H2O+4e- =4OH- 根據(jù)此判斷，鋅片是（根據(jù)此判斷，鋅片是（ ） A.負極，并被氧化負極，并被氧化 B.負極，并被還原負極，并被還原 C.正極，并被氧化正極，并被氧化 D.正極，并被還原正極，并被還原2.銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和銀鋅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

13、放電過程可以表示為2Ag+Zn(OH) 2Ag2O+Zn+H2O，在此電池放電時，在此電池放電時，負極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是負極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是( ) A. Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2OD. Zn充電充電放電放電 AD練習(xí)練習(xí)3.氫氧燃料電池已用于航天飛機。以氫氧燃料電池已用于航天飛機。以30%KOH溶溶液為電解質(zhì)的這種電池在使用時的電極反應(yīng)：液為電解質(zhì)的這種電池在使用時的電極反應(yīng)： 2H24OH-4e-=4H2O O22H2O4e-=4OH-下列說法錯誤的是下列說法錯誤的是 （ ）A氫氣通入正極，氧氣通入負極氫氣通入正極，氧氣通入負極B燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率不能達到燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率

14、不能達到100%C供電時的總反應(yīng)為：供電時的總反應(yīng)為：2H2O2 = 2H2OD產(chǎn)物為無污染的水，屬于環(huán)境友好電池產(chǎn)物為無污染的水，屬于環(huán)境友好電池A4.4.（0707年廣東）科學(xué)家近年來研制出一種新型年廣東）科學(xué)家近年來研制出一種新型細菌燃料電池，利用細菌將有機物轉(zhuǎn)化為氫細菌燃料電池，利用細菌將有機物轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣進入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)氣，氫氣進入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負極反應(yīng)為：電。電池負極反應(yīng)為： （ ） A . H22OH2H2O2e B. O24H4e2H2O C. H22H2e D. O22H2O4e4OHC5.5.（20042004年天津高考理綜題）下圖為氫氧燃料電年天津高考理綜題）下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正池原理示意圖，