高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)化學(xué)電源簡(jiǎn)介

1、.2019高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)化學(xué)電源簡(jiǎn)介化學(xué)電源又稱電池，是一種能將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置，它通過化學(xué)反響，消耗某種化學(xué)物質(zhì)，輸出電能。以下是化學(xué)電源簡(jiǎn)介，請(qǐng)考生閱讀。分類化學(xué)電池使用面廣，品種繁多，按照其使用性質(zhì)可分為三類：干電池、蓄電池、燃料電池。按電池中電解質(zhì)性質(zhì)分為：鋰電池、堿性電池、酸性電池、中性電池。干電池干電池也稱一次電池，即電池中的反響物質(zhì)在進(jìn)展一次電化學(xué)反響放電之后就不能再次使用了。常用的有鋅錳干電池、鋅汞電池、鎂錳干電池等。鋅錳干電池是日常生活中常用的干電池，其構(gòu)造如右圖所示：正極材料：MnO2、石墨棒負(fù)極材料：鋅片電解質(zhì)：NH4Cl、ZnCl2及淀粉糊狀物電池符號(hào)可表示

2、為- Zn|ZnCl2、NH4Cl糊狀MnO2|C石墨 +負(fù)極：Zn=Zn2+2e正極：2MnO2+2NH4+2e=Mn2O3+2NH3+H2O總反響：Zn+2MnO2+2NH4+=2Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O鋅錳干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V。因產(chǎn)生的NH3氣被石墨吸附，引起電動(dòng)勢(shì)下降較快。假如用高導(dǎo)電的糊狀KOH代替NH4Cl，正極材料改用鋼筒，MnO2層緊靠鋼筒，就構(gòu)成堿性鋅錳干電池，由于電池反響沒有氣體產(chǎn)生，內(nèi)電阻較低，電動(dòng)勢(shì)為1.5V，比較穩(wěn)定。蓄電池蓄電池是可以反復(fù)使用、放電后可以充電使活性物質(zhì)復(fù)原、以便再重新放電的電池，也稱二次電池。其廣泛用于汽車、發(fā)電站、火箭等部門。由所用

3、電解質(zhì)的酸堿性質(zhì)不同分為酸性蓄電池和堿性蓄電池。酸性鉛蓄電池鉛蓄電池由一組充滿海綿狀金屬鉛的鉛銻合金格板做負(fù)極，由另一組充滿二氧化鉛的鉛銻合金格板做正極，兩組格板相間浸泡在電解質(zhì)稀硫酸中，放電時(shí)，電極反響為：負(fù)極：Pb+SO42-=PbSO4+2e正極：PbO2+SO42-十4H+2e=PbSO4+2H2O總反響：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4十2H2O放電后，正負(fù)極板上都沉積有一層PbSO4，放電到一定程度之后又必須進(jìn)展充電，充電時(shí)用一個(gè)電壓略高于蓄電池電壓的直流電源與蓄電池相接，將負(fù)極上的PbSO4復(fù)原成Pb，而將正極上的PbSO4氧化成PbO2，充電時(shí)發(fā)生放電時(shí)的逆反響：陰極

4、：PbSO4+2e=Pb+SO42-陽極：PbSO4+2H2O=PbO2+SO42-+4H+2e總反響：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4正常情況下，鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)是2.1V，隨著電池放電生成水，H2SO4的濃度要降低，故可以通過測(cè)量H2SO4的密度來檢查蓄電池的放電情況。鉛蓄電池具有充放電可逆性好、放電電流大、穩(wěn)定可靠、價(jià)格廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是笨重，常用作汽車和柴油機(jī)車的啟動(dòng)電源，坑道、礦山和潛艇的動(dòng)力電源，以及變電站的備用電源。堿性蓄電池日常生活中用的充電電池就屬于這類。它的體積、電壓都和干電池差不多，攜帶方便，使用壽命比鉛蓄電池長(zhǎng)得多，使用得當(dāng)可以反復(fù)充放電上千次，但價(jià)

5、格比較貴。商品電池中有鎳-鎘Ni-Cd和鎳一鐵Ni-Fe兩類，它們的電池反響是：Cd+2NiOOH+2H2O 2NiOH2+CdOH2Fe+2NiOOH+2H2O 2NiOH2+FeOH2反響是在堿性條件下進(jìn)展的，所以叫堿性蓄電池。燃料電池燃料電池與前兩類電池的主要差異在于：它不是把復(fù)原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時(shí)不斷從外界輸入氧化劑和復(fù)原劑，同時(shí)將電極反響產(chǎn)物不斷排出電池。燃料電池是直接將燃燒反響的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，能量轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)80%以上，而一般火電站熱機(jī)效率僅在30%40%之間。燃料電池具有節(jié)約燃料、污染小的特點(diǎn)。燃料電池以復(fù)原劑氫氣、煤氣、天然氣、甲醇等為負(fù)極

6、反響物，以氧化劑氧氣、空氣等為正極反響物，中燃料極、空氣極和電解質(zhì)溶液構(gòu)成。電極材料多采用多孔碳、多孔鎳、鉑、鈀等貴重金屬以及聚四氟乙烯，電解質(zhì)那么有堿性、酸性、熔融鹽和固體電解質(zhì)等數(shù)種。以堿性氫氧燃料電池為例，它的燃料極常用多孔性金屬鎳，用它來吸附氫氣?？諝鈽O常用多孔性金屬銀，用它吸附空氣。電解質(zhì)那么由浸有KOH溶液的多孔性塑料制成，其電池符號(hào)表示為：Ni|H2|KOH30%|O2|Ag負(fù)極反響：2H2+4OH-=4H2O+4e正極反響：O2+2H2O+4e=4OH-總反響：2H2+O2=2H2O電池的工作原理是：當(dāng)向燃料極供給氫氣時(shí)，氫氣被吸附并與催化劑作用，放出電子而生成H+，而電子經(jīng)過

7、外電路流向空氣極，電子在空氣極使氧復(fù)原為OH-，H+和OH-在電解質(zhì)溶液中結(jié)合成H2O。氫氧燃料電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)為1.229V。氫氧燃料電池目前已應(yīng)用于航天、軍事通訊、電視中繼站等領(lǐng)域，隨著本錢的下降和技術(shù)的進(jìn)步，可望得到進(jìn)一步的商業(yè)化作用。海洋電池1991年，我國(guó)首創(chuàng)以鋁-空氣-海水為能源的新型電池，稱之為海洋電池。它是一種無污染、長(zhǎng)效、穩(wěn)定可靠的電源。海洋電池徹底改變了以往海上航標(biāo)燈兩種供電方式：一是一次性電池，如鋅錳電池、鋅銀電池、鋅空氣電池等。這些電池體積大，電能低，價(jià)格高。二是先充電后給電的二次性電源，如鉛蓄電池，鎳鎘電池等。這種電池要定期充電，工作量大，費(fèi)用高。海洋電池，是以鋁合金

8、為電池負(fù)極，金屬Pt、Fe網(wǎng)為正極，用取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，它靠海水中的溶解氧與鋁反響產(chǎn)生電能的。我們知道，海水中只含有0.5%的溶解氧，為獲得這部分氧，科學(xué)家把正極制成仿魚鰓的網(wǎng)狀構(gòu)造，以增大外表積，吸收海水中的微量溶解氧。這些氧在海水電解液作用下與鋁反響，源源不斷地產(chǎn)生電能。兩極反響為：負(fù)極：Al：4Al-12e=4Al3+正極：Pt或Fe等：3O2+6H2O十12e=12OH-總反響式：4Al+3O2十6H2O=4AlOH3海洋電池本身不含電解質(zhì)溶液和正極活性物質(zhì)，不放入海洋時(shí)，鋁極就不會(huì)在空氣中被氧化，可以長(zhǎng)期儲(chǔ)存。用時(shí)，把電池放入海水中，便可供電，其能量比干電池高2050倍。電

9、池設(shè)計(jì)使用周期可長(zhǎng)達(dá)一年以上，防止經(jīng)常交換電池的費(fèi)事。即使更換，也只是換一塊鋁板，鋁板的大小，可根據(jù)實(shí)際需要而定。海洋電池沒有怕壓部件，在海洋下任何深度都可以正常工作。海洋電池，以海水為電解質(zhì)溶液，不存在污染，是海洋用電設(shè)施的能源新秀。高能電池具有高比能量和高比功率的電池稱為高能電池。所謂比能量和比功率是指控電池的單位質(zhì)量或單位體積計(jì)算電池所能提供的電能和功率。高能電池開展快、種類多。-銀一鋅電池電子手表、液晶顯示的計(jì)算器或一個(gè)小型的助聽器等所需電流是微安或毫安級(jí)的，它們所用的電池體積很小，有紐扣電池之稱。它們的電極材料是Ag2O2和Zn，所以叫銀一鋅電池。電極反響和電池反響是：負(fù)極Zn+20

10、H-2e-=ZnO+ H2O正極Ag2O+H20+2e-=2Ag+20H-電池總反響為：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag利用上述化學(xué)反響也可以制作大電流的電池，它具有質(zhì)量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)。這類電池已用于宇航、火箭、潛艇等方面。鋰-二氧化錳非水電解質(zhì)電池以鋰為負(fù)極的非水電解質(zhì)電池有幾十種，其中性能最好、最有開展前途的是鋰一二氧化錳非水電解質(zhì)電池，這種電池以片狀金屬及為負(fù)極，電解活性MnO2作正極，高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有機(jī)溶劑作為電解質(zhì)溶液，以聚丙烯為隔膜，電池符號(hào)可表示為：Li|LiClO4|MnO2|C石墨負(fù)極反響：Li=Li+e正極反響：MnO2+Li+e=LiMnO2總

11、反響：Li+MnO2=LiMnO2該種電池的電動(dòng)勢(shì)為2.69V，重量輕、體積小、電壓高、比能量大，充電1000次后仍能維持其才能的90%，貯存性能好，已廣泛用于電子計(jì)算機(jī)、手機(jī)、無線電設(shè)備等。鈉+硫電池它以熔融的鈉作電池的負(fù)極，熔融的多硫化鈉和硫作正極，正極物質(zhì)填充在多孔的碳中，兩極之間用陶瓷管隔開，陶瓷管只允許Na+通過。放電分二步進(jìn)展：第一步放電負(fù)極：Na=Na+e正極：2Na+5S+2e=Na2S5l總反響：2Na+5S=Na2S5l負(fù)極上生成的Na+通過陶瓷管，進(jìn)入正極與硫進(jìn)展作用，生成Na2S5，使正極成為S和Na2S5現(xiàn)混合物，直到將破全部轉(zhuǎn)化成Na2S5為止，當(dāng)正極的硫被消耗完之后轉(zhuǎn)為第二步放電反響。第二步放電負(fù)極：2Na=2Na+2e正極：2Na+4Na2S5+2e=5Na2S4l總反響：2Na+4Na2S5+2e=5Na2S4l當(dāng)Na2S5