高中化學(xué)選修四_化學(xué)電源__定稿

1、第四章 電化學(xué)發(fā)明電池的故事 伏特是意大利帕維亞大學(xué)的研究電學(xué)的物理學(xué)家伏特是意大利帕維亞大學(xué)的研究電學(xué)的物理學(xué)家.有一天有一天,伏特看了一位名叫加伐尼的解剖學(xué)家的一篇論伏特看了一位名叫加伐尼的解剖學(xué)家的一篇論文文,說動物肌肉里貯存著電說動物肌肉里貯存著電,可以用金屬接觸肌肉把電引可以用金屬接觸肌肉把電引出來出來.看了這篇論文看了這篇論文,伏特非常興奮伏特非常興奮,便決定親自來做這個(gè)便決定親自來做這個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn).他用許多只活青蛙反復(fù)實(shí)驗(yàn)他用許多只活青蛙反復(fù)實(shí)驗(yàn),終于發(fā)現(xiàn)終于發(fā)現(xiàn),實(shí)際情況并實(shí)際情況并不像加伐尼所說的那樣不像加伐尼所說的那樣,而是兩種不同的金屬接觸產(chǎn)生而是兩種不同的金屬接觸產(chǎn)生的電

2、流的電流,才使蛙腿的肌肉充電而收縮才使蛙腿的肌肉充電而收縮. 為了證明自己的發(fā)現(xiàn)是正確的為了證明自己的發(fā)現(xiàn)是正確的,伏特決定更深入地了伏特決定更深入地了解電的來源。解電的來源。 為了紀(jì)念他的貢獻(xiàn)為了紀(jì)念他的貢獻(xiàn),人們?nèi)藗儼央妷旱挠?jì)量單位叫做伏特把電壓的計(jì)量單位叫做伏特,簡稱伏簡稱伏,符號符號V。比如我們手電筒里的電池的電壓是。比如我們手電筒里的電池的電壓是1.5伏特，我們家里的電燈的電壓是伏特，我們家里的電燈的電壓是220伏特。伏特。 幾種常見電池和新型電池： 干電池：普通鋅干電池：普通鋅- -錳電池、堿性鋅錳電池、堿性鋅- -錳電池錳電池 蓄電池：鉛蓄電池、鎳蓄電池：鉛蓄電池、鎳- -鎘可充

3、電電池、鎘可充電電池、銀鋅鈕扣電池等銀鋅鈕扣電池等 鋰電池：鋰電池： 新型燃料電池：氫氧燃料電池、甲烷燃料新型燃料電池：氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、熔融鹽燃料電池等電池、熔融鹽燃料電池等普通鋅錳電池普通鋅錳電池堿性電池堿性電池 鎳鎳鎘鎘電電池池小型高性能燃料電池小型高性能燃料電池 鎳氫電池鎳氫電池 紐扣電池紐扣電池索尼數(shù)碼相索尼數(shù)碼相機(jī)鋰電池機(jī)鋰電池化學(xué)電源的分類： 一次電池：電池中的反應(yīng)物質(zhì)在進(jìn)行一次電化學(xué)一次電池：電池中的反應(yīng)物質(zhì)在進(jìn)行一次電化學(xué)反應(yīng)（放電）之后就不能再次使用了，即無法充反應(yīng)（放電）之后就不能再次使用了，即無法充電再使用（只能廢棄而不能再生）。這樣的電池，電再使用（只能廢棄

4、而不能再生）。這樣的電池，叫做一次電池。廢棄的一次電池必須妥善處理，叫做一次電池。廢棄的一次電池必須妥善處理，否則會造成礦產(chǎn)資源的極大浪費(fèi)和環(huán)境污染。否則會造成礦產(chǎn)資源的極大浪費(fèi)和環(huán)境污染。 二次電池：可以多次反復(fù)使用，放電后可以充電二次電池：可以多次反復(fù)使用，放電后可以充電復(fù)原再重新放電的電池，也稱蓄電池、可充電電復(fù)原再重新放電的電池，也稱蓄電池、可充電電池。池。 三、連續(xù)電池：又稱燃料電池。三、連續(xù)電池：又稱燃料電池。 、化學(xué)電池分類、化學(xué)電池分類化學(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定義定義例子例子電池中的反應(yīng)物質(zhì)電池中的反應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行一次氧化還原進(jìn)行一次氧化還原

5、反應(yīng)并放電之后，反應(yīng)并放電之后，就不能再次利用就不能再次利用又稱充電電池或又稱充電電池或蓄電池蓄電池在放電后經(jīng)充電可使電在放電后經(jīng)充電可使電池中的活性物質(zhì)獲得重池中的活性物質(zhì)獲得重生，恢復(fù)工作能力，可生，恢復(fù)工作能力，可多次重復(fù)使用多次重復(fù)使用是一種連續(xù)地將燃料和是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的化學(xué)電源，化成電能的化學(xué)電源，又稱連續(xù)電池又稱連續(xù)電池干電池：干電池：電池中的電池中的電解質(zhì)溶液制成膠電解質(zhì)溶液制成膠體，不流動，故稱體，不流動，故稱干電池干電池鉛蓄電池、鉛蓄電池、鋅銀蓄電池、鋅銀蓄電池、鎳鎘電池、鎳鎘電池、鋰離子電池鋰離子電池氫氣、甲醇、天然氣、

6、氫氣、甲醇、天然氣、煤氣與氧氣組成燃料煤氣與氧氣組成燃料電池。電池。如：普通鋅錳電池、如：普通鋅錳電池、堿性鋅錳電池、鋅堿性鋅錳電池、鋅銀紐扣電池銀紐扣電池一、化學(xué)電池一、化學(xué)電池小型高性能小型高性能燃料電池燃料電池 、化學(xué)電池優(yōu)點(diǎn)、化學(xué)電池優(yōu)點(diǎn)（）能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。（）能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。（）可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的（）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。電池和電池組，使用方便。（）易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。（）易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。、判斷電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)判斷電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn) （）比能量（）比能量符號符號(Ah/kg)，(

7、Ah/L)指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少指電池單位質(zhì)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)指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小（3）電池的儲存時(shí)間的長短）電池的儲存時(shí)間的長短除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲存時(shí)間長的電池，其質(zhì)量好。功率大、儲存時(shí)間長的電池，其質(zhì)量好。電池的總反應(yīng)：電池的總反應(yīng)：Zn+ 2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)2Cl2+ 2MnO(OH) 1 1、干電池、干電池( (普通鋅普通鋅- -錳電池）錳電池）

8、 干電池用鋅制桶形外殼作干電池用鋅制桶形外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋有銅負(fù)極，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極，在石墨周帽的石墨作正極，在石墨周圍填充圍填充NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和淀粉和淀粉作電解質(zhì)溶液，還填充作電解質(zhì)溶液，還填充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HH2 2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。一、一次電池一、一次電池干電池干電池電極電極: :ZnZn為負(fù)極為負(fù)極, ,碳棒為正極碳棒為正極電解液電解液：NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和和淀粉糊淀粉糊另有黑色的另有黑色的MnOMnO2 2粉末，吸收正極產(chǎn)生的粉

9、末，吸收正極產(chǎn)生的H H2 2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。電極方程式：電極方程式：負(fù)極負(fù)極(Zn):(Zn):ZnZn2e2e- -ZnZn2 2正極：正極：2MnO2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4+ + + 2e + 2e- - = Mn = Mn2 2O O3 3 + 2NH + 2NH3 3 +H +H2 2O O堿性鋅堿性鋅-錳干電池錳干電池負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：電解質(zhì)：電解質(zhì)：KOHZnZnMnOMnO2 2Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2

10、MnOOH+Zn(OH)2思考思考該電池的正負(fù)極材料和電解質(zhì)該電池的正負(fù)極材料和電解質(zhì)銀鋅電池銀鋅電池ZnZn為負(fù)極為負(fù)極,Ag,Ag2 2O O為正極為正極 電解液電解液: KOH: KOH溶液溶液電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式: : 負(fù)極負(fù)極: :ZnZn2OH2OH2e2e- -Zn(OH)Zn(OH)2 2 正極正極: :AgAg2 2O OH H2 2O O2e2e- -2Ag2Ag2OH2OH總反應(yīng)式總反應(yīng)式: : ZnZnAgAg2 2O OH H2 2O O2Ag2AgZn(OH)Zn(OH)2 2電池電池特點(diǎn)特點(diǎn): :比能量高、電壓高、儲存時(shí)間長、工作比能量高、電壓高、儲存時(shí)間長、工作

11、 溫度寬等優(yōu)點(diǎn)溫度寬等優(yōu)點(diǎn). .微型鋰電池： 上述鋅上述鋅錳電池等干電池的電解質(zhì)都是水溶液錳電池等干電池的電解質(zhì)都是水溶液（糊狀物），不是真正的（糊狀物），不是真正的“干干”電池。真正的干電池。真正的干電池的電解質(zhì)是固體電解質(zhì)。固體電解質(zhì)是可以電池的電解質(zhì)是固體電解質(zhì)。固體電解質(zhì)是可以傳導(dǎo)離子的固體，也叫快離子導(dǎo)體。傳導(dǎo)離子的固體，也叫快離子導(dǎo)體。 鋰碘電池可作為真正的干電池的代表。它的負(fù)極鋰碘電池可作為真正的干電池的代表。它的負(fù)極是金屬鋰，正極是是金屬鋰，正極是I I3 3- -的鹽，固體電解質(zhì)為能夠傳的鹽，固體電解質(zhì)為能夠傳導(dǎo)鋰離子的導(dǎo)鋰離子的LiILiI晶體，可將放電時(shí)負(fù)極產(chǎn)生的鋰離晶體

12、，可將放電時(shí)負(fù)極產(chǎn)生的鋰離子傳導(dǎo)到正極與碘的還原產(chǎn)物子傳導(dǎo)到正極與碘的還原產(chǎn)物I I- -結(jié)合。結(jié)合。可用于可用于心臟起搏器。心臟起搏器。 永久性人造心臟在美問世 人造心臟由人造心臟由4個(gè)部分組成，即金屬鈦制成的心臟個(gè)部分組成，即金屬鈦制成的心臟本體、一個(gè)微型鋰電池、一個(gè)計(jì)算機(jī)操縱系統(tǒng)本體、一個(gè)微型鋰電池、一個(gè)計(jì)算機(jī)操縱系統(tǒng)以及外接電池組。人造心臟本體可取代患者心以及外接電池組。人造心臟本體可取代患者心臟的左右心室，微型鋰電池和操縱系統(tǒng)植入患臟的左右心室，微型鋰電池和操縱系統(tǒng)植入患者腹腔，用以提供動力。外接電池組可通過安者腹腔，用以提供動力。外接電池組可通過安裝在腹部皮膚下的能量傳輸裝置對微型

13、鋰電池裝在腹部皮膚下的能量傳輸裝置對微型鋰電池進(jìn)行充電。進(jìn)行充電。 二、二次電池-蓄電池（1）鉛蓄電池）鉛蓄電池 正極材料上涂有棕褐正極材料上涂有棕褐色的色的PbOPbO2 2，負(fù)極材料是，負(fù)極材料是海綿狀的金屬鉛，兩極浸海綿狀的金屬鉛，兩極浸在在HH2 2SOSO4 4溶液中。溶液中。 寫出電極反應(yīng)式；分寫出電極反應(yīng)式；分析電子轉(zhuǎn)移情況及電解質(zhì)析電子轉(zhuǎn)移情況及電解質(zhì)溶液濃度的變化情況。溶液濃度的變化情況。1、電極材料及原料：、電極材料及原料：2、電解質(zhì)溶液：、電解質(zhì)溶液：3、電極反應(yīng)式：、電極反應(yīng)式：正極：正極：PbO2 負(fù)極：負(fù)極：PbH2SO4溶液溶液負(fù)極（負(fù)極（Pb）: Pb- 2e-

14、+ SO4 2 - =PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O正極（正極（PbO2）: PbO2+4H+SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)：4、優(yōu)點(diǎn)：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安、優(yōu)點(diǎn)：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉全可靠、價(jià)格低廉5、應(yīng)用領(lǐng)域：、應(yīng)用領(lǐng)域：鉛蓄電池鉛蓄電池: : 電極：電極：PbPb為負(fù)極為負(fù)極, PbO, PbO2 2為正極為正極. . 電解液電解液: : 30%30%的的H H2 2SOSO4 4溶液溶液 電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式: :放電時(shí)：放電時(shí)： 負(fù)極負(fù)極(Pb) (Pb) ： PbPbSO

15、SO4 42-2-2e2e- -PbSOPbSO4 4 正極正極(PbO(PbO2 2) ) PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 22e2e- -PbSOPbSO4 42H2H2 2O O總電池反應(yīng)總電池反應(yīng): : PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 42PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O充電時(shí)：充電時(shí)： 陰極陰極(Pb)(Pb)： PbSOPbSO4 4 2e2e- - PbPbSOSO4 42-2- 陽極陽極(PbO(PbO2 2) ) PbSOPbSO4 42H2H2 2O O2e2e- -PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 2總電解反應(yīng)總電解反

16、應(yīng): :2PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 4通電通電（2）銀鋅電池中國第中國第1顆人造地球衛(wèi)星東方紅顆人造地球衛(wèi)星東方紅-1用銀鋅電池作電源。用銀鋅電池作電源。 正極殼填充正極殼填充 ，負(fù)極蓋填充，負(fù)極蓋填充 ，電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液KOH。反應(yīng)式為：。反應(yīng)式為： 2Ag+Zn(OH)2 Zn+Ag2O+H2O寫出電極反應(yīng)式。寫出電極反應(yīng)式。充電充電放電放電 銀鋅原電池是用不銹鋼制成的小圓盒，形銀鋅原電池是用不銹鋼制成的小圓盒，形似紐扣，故稱紐扣電池。盒內(nèi)一端填充氧化銀似紐扣，故稱紐扣電池。盒內(nèi)一端填充氧化銀和石墨組成的活性材料，

17、另一端填充鋅汞合金和石墨組成的活性材料，另一端填充鋅汞合金組成的活性材料。組成的活性材料。為什么廢舊紐扣電池應(yīng)專門回收？ 鈕扣電池含有汞，當(dāng)其廢棄在自然界里，外鈕扣電池含有汞，當(dāng)其廢棄在自然界里，外層金屬銹蝕后，汞就會慢慢從電池中溢出來，層金屬銹蝕后，汞就會慢慢從電池中溢出來，進(jìn)入土壤或在下雨之后進(jìn)入地下水，再通過進(jìn)入土壤或在下雨之后進(jìn)入地下水，再通過農(nóng)作物進(jìn)入人體，損傷人的內(nèi)臟。在微生物農(nóng)作物進(jìn)入人體，損傷人的內(nèi)臟。在微生物的作用下，無機(jī)汞可以轉(zhuǎn)變成甲基汞，聚積的作用下，無機(jī)汞可以轉(zhuǎn)變成甲基汞，聚積在魚類的身體里，人食用了這種魚后，甲基在魚類的身體里，人食用了這種魚后，甲基汞會進(jìn)入人的大腦細(xì)

18、胞，使人的神經(jīng)系統(tǒng)受汞會進(jìn)入人的大腦細(xì)胞，使人的神經(jīng)系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞，重者會發(fā)瘋致死。日本水俁病到嚴(yán)重破壞，重者會發(fā)瘋致死。日本水俁病就是甲基汞所致。就是甲基汞所致。（3）鋰電池 在鋰電池家族中在鋰電池家族中,有特高容量而且自放電有特高容量而且自放電率特別低的率特別低的,主要使用在工業(yè)自動化儀表主要使用在工業(yè)自動化儀表儀器中的鋰儀器中的鋰亞硫酰氯電池亞硫酰氯電池;也有長壽又也有長壽又安全的用于心臟起搏器的鋰安全的用于心臟起搏器的鋰碘電池碘電池;還還有在環(huán)境溫度一二百度條件下應(yīng)用于井有在環(huán)境溫度一二百度條件下應(yīng)用于井下的鋰下的鋰氧化銅電池氧化銅電池,及在照相機(jī)中使用及在照相機(jī)中使用的鋰的鋰 燃料

19、電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。 (1)氫氧燃料電池氫氧燃料電池 酸性電解質(zhì)：酸性電解質(zhì)：堿性電解質(zhì)堿性電解質(zhì)負(fù)極負(fù)極: 2H2-4e-+4OH-=4H2O正極正極: O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng)總反應(yīng): 2H2+O2=2H2O負(fù)極：負(fù)極： 2H2-4e-=4H+正極：正極： O2+4H+4e-=2H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O閱讀閱讀P77-78了解燃料電池的優(yōu)點(diǎn)了解燃料電池的優(yōu)點(diǎn)三、燃料電池三、燃料電池燃料電池的規(guī)律燃料電池的規(guī)律燃料做負(fù)極，助燃劑氧氣為正極燃料做負(fù)極

20、，助燃劑氧氣為正極電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng)，只起傳導(dǎo)電子的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。作用。能量轉(zhuǎn)化率高能量轉(zhuǎn)化率高(超過超過80%)，普通的只有，普通的只有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(shí)不斷補(bǔ)充；氧化劑與還原劑在工作時(shí)不斷補(bǔ)充；反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出燃料電池燃料電池 (1)電極電極:Pt制作的惰性電極制作的惰性電極 (2)電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液:KOH溶液溶液 (4)反應(yīng)原理反應(yīng)原理: 正極正極: 2H2+4OH 4e-4H2O 負(fù)極負(fù)極: O22H2O 4e-4OH 總反應(yīng)

21、：總反應(yīng)：2H2O22H2O 電極反應(yīng)：負(fù)極：電極反應(yīng)：負(fù)極：CH4 + 10OH- 8e = CO32- + 7H2O 正極：正極： O2 + 2H2O + 4e = 4OH- 總反應(yīng)式：總反應(yīng)式： CH4 + 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3H2O (2)以甲烷作燃料的燃料電池以甲烷作燃料的燃料電池 電極為金屬鉑，電解質(zhì)為電極為金屬鉑，電解質(zhì)為KOH，在兩極分別通入甲烷和氧氣。，在兩極分別通入甲烷和氧氣。(3)鋁鋁空氣空氣海水電池海水電池負(fù)極：負(fù)極：4Al -12e4Al -12e- - 4Al4Al3+3+正極：正極：3O3O2 2 + 6H+ 6H2 20 + 12e0 +

22、 12e- - 120H120H- -電池總反應(yīng)式為：電池總反應(yīng)式為：4Al+3O4Al+3O2 2+6H+6H2 20=4Al0=4Al( (OHOH) )3 319911991年，我國首創(chuàng)以鋁年，我國首創(chuàng)以鋁- -空氣空氣- -海水為材料組成的新型海水為材料組成的新型電池，用作航海標(biāo)志燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)電池，用作航海標(biāo)志燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)4、新型燃料電池： 燃料電池是繼水力、火力、核能發(fā)電之后燃料電池是繼水力、火力、核能發(fā)電之后的第四類發(fā)電的第四類發(fā)電化學(xué)能發(fā)電?；瘜W(xué)能發(fā)電。 人類社會發(fā)展到今天，主要能源仍是礦物人類社會發(fā)展到今天，主要能源仍是礦物燃料，能量利用率不超過燃料

23、，能量利用率不超過40%。在電池中。在電池中燃料直接氧化而發(fā)電的裝置就是燃料電池。燃料直接氧化而發(fā)電的裝置就是燃料電池。通常的燃料是：氫氣、丙烷、甲醇等，氧通常的燃料是：氫氣、丙烷、甲醇等，氧化劑為空氣中的氧氣或純氧?；瘎榭諝庵械难鯕饣蚣冄酢?燃料電池的基本設(shè)計(jì)是：電極是用鎳、銀、鈀、燃料電池的基本設(shè)計(jì)是：電極是用鎳、銀、鈀、鉑等金屬粉末壓制成可以透過氣體的多孔又可導(dǎo)鉑等金屬粉末壓制成可以透過氣體的多孔又可導(dǎo)電的特殊材料制作的；（燃料電池的電極有雙重電的特殊材料制作的；（燃料電池的電極有雙重作用，其一是作為電的導(dǎo)體；其二是提供足夠的作用，其一是作為電的導(dǎo)體；其二是提供足夠的表面積使電極的活性

24、物質(zhì)分子分解為原子物種，表面積使電極的活性物質(zhì)分子分解為原子物種，然后發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。然后發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。這實(shí)際為一種電催化過這實(shí)際為一種電催化過程，鉑、鎳、銠這些金屬是很好的電催化劑。）程，鉑、鎳、銠這些金屬是很好的電催化劑。）兩個(gè)電極之間充滿著含有可以移動離子的電解兩個(gè)電極之間充滿著含有可以移動離子的電解質(zhì)；質(zhì)；氫氧化鉀水溶液、熔融鹽、傳遞質(zhì)子的氫氧化鉀水溶液、熔融鹽、傳遞質(zhì)子的膜或者固體電解質(zhì)等。膜或者固體電解質(zhì)等。 燃料（例如，氫、肼、一氧化碳、甲烷、乙炔）燃料（例如，氫、肼、一氧化碳、甲烷、乙炔）和氧化劑分別從負(fù)極和正極的外側(cè)源源不斷地和氧化劑分別從負(fù)極和正極的外側(cè)源源不斷地通過電極里的

25、微孔進(jìn)入電池體系，并分別在各通過電極里的微孔進(jìn)入電池體系，并分別在各自的電極上受到電極材料的催化而發(fā)生氧化和自的電極上受到電極材料的催化而發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生電流。在燃料電池中，燃還原反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生電流。在燃料電池中，燃料與氧化劑連續(xù)不斷的輸送到電池內(nèi)，同時(shí)電料與氧化劑連續(xù)不斷的輸送到電池內(nèi)，同時(shí)電池反應(yīng)產(chǎn)物持續(xù)不斷地排出電池，故燃料電池池反應(yīng)產(chǎn)物持續(xù)不斷地排出電池，故燃料電池又稱連續(xù)電池。燃料電池中能量轉(zhuǎn)換率可高達(dá)又稱連續(xù)電池。燃料電池中能量轉(zhuǎn)換率可高達(dá)60%70%60%70%。1、氫氧燃料電池：航天技術(shù)上使用的一種電池，它具有高能、輕便、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。用Pt做電極，KOH溶液做

26、電解液，因其反應(yīng)與氫氧燃燒相似，故稱為氫氧燃燒電池。 請寫出電極反應(yīng)及電池反應(yīng)式；請寫出電極反應(yīng)及電池反應(yīng)式；若將氫氣換成甲烷、若將氫氣換成甲烷、甲醇，甲醇，寫出電極反應(yīng)及電池反應(yīng)式。寫出電極反應(yīng)及電池反應(yīng)式?！舅伎妓伎肌恳环N新型燃料電池，它是以兩根金屬鉑片插入一種新型燃料電池，它是以兩根金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通入甲烷溶液中作電極，又在兩極上分別通入甲烷和氧氣。電極反應(yīng)為：和氧氣。電極反應(yīng)為：負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：2O2+ 4H2O +8e-= 8OH -CH4+ 10OH -8e-= CO32- + 7H2OCH4+ 2O2 + 2KOH =

27、 K2CO3 + 3 H2O 熔融碳酸鹽燃料電池是由多孔陶瓷陰極、多熔融碳酸鹽燃料電池是由多孔陶瓷陰極、多孔陶瓷電解質(zhì)隔膜、多孔金屬陽極構(gòu)成的燃孔陶瓷電解質(zhì)隔膜、多孔金屬陽極構(gòu)成的燃料電池。其電解質(zhì)是熔融態(tài)碳酸鹽（在陰極料電池。其電解質(zhì)是熔融態(tài)碳酸鹽（在陰極充入充入CO2氣作助燃劑）。氣作助燃劑）。反應(yīng)原理如下：反應(yīng)原理如下：陰陰 極（正極）：極（正極）： O2 + 2CO2 + 4e - =2CO32-陽陽 極（負(fù)極）：極（負(fù)極）： 2H2 + 2CO32- = 2CO2 + 2H2O + 4e總反應(yīng)：總反應(yīng)： O2 2H2 = 2H2O2、熔融鹽燃料電池1.氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電

28、池氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池,它可以取代會它可以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是 根據(jù)此反應(yīng)式判斷根據(jù)此反應(yīng)式判斷,下列敘述中正確的是下列敘述中正確的是.( )A.電池放電時(shí)電池放電時(shí),電池負(fù)極周圍溶液的電池負(fù)極周圍溶液的pH值不斷增大值不斷增大B.電池放電時(shí)電池放電時(shí),鎳元素被氧化鎳元素被氧化C.電池充電時(shí)電池充電時(shí),氫元素被還原氫元素被還原D.電池放電時(shí)電池放電時(shí),H2是負(fù)極是負(fù)極 放電時(shí)該裝置作為原電池，氫元素由放電時(shí)該裝置作為原電池，氫元素由0價(jià)升高為價(jià)升高為+1價(jià)，價(jià)，H2是負(fù)極，是負(fù)極，H原子失電子變成原子失電子變成

29、H+離子，負(fù)極周圍溶液離子，負(fù)極周圍溶液的的pH不斷減小。鎳元素由不斷減小。鎳元素由+3價(jià)降低為價(jià)降低為+2價(jià)，鎳元素被價(jià)，鎳元素被還原。因此還原。因此A、B不正確，。充電時(shí)該裝置作為電解池，不正確，。充電時(shí)該裝置作為電解池，氫元素由氫元素由+1價(jià)降低為價(jià)降低為0價(jià)，氫元素被還原。價(jià)，氫元素被還原。C、D正確正確練習(xí)練習(xí):2.實(shí)驗(yàn)室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取氯氣實(shí)驗(yàn)室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取氯氣, ,已已知鉛蓄電池放電時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：知鉛蓄電池放電時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)： 負(fù)極：負(fù)極：Pb + SOPb + SO4 42-2-2e-2e- -PbSOPbSO4 4 正極正極: : P

30、bOPbO2 2+4H+4H+ +SO+SO4 42-2-+2e+2e- -PbSOPbSO4 4+2H+2H2 2O O今若制得今若制得ClCl2 2 0.050mol,0.050mol,這時(shí)電池內(nèi)消耗這時(shí)電池內(nèi)消耗n(Hn(H2 2SOSO4 4) )至少是至少是( ) ( ) A.0.025molA.0.025molB.0.050mol C.0.10mol D.0.20molB.0.050mol C.0.10mol D.0.20mol鉛蓄電池的總反應(yīng)式為：鉛蓄電池的總反應(yīng)式為： Pb + PbO2 + 2H2SO4=2PbSO4+2H2O。電解。電解NaCl飽和飽和溶液時(shí)，電路上有溶液時(shí)

31、，電路上有2 mol電子通過時(shí)消耗電子通過時(shí)消耗2 mol的的H2SO4，此時(shí)在陽極應(yīng)產(chǎn)生此時(shí)在陽極應(yīng)產(chǎn)生1 mol Cl2。若要制得。若要制得0.050mol Cl2，需消耗需消耗H2SO4為為0.10 mol,即即C正確。正確。 3.熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重因而受到重視視,可用可用Li2CO3和和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解的熔融鹽混合物作電解質(zhì)質(zhì),CO為陽極燃?xì)鉃殛枠O燃?xì)?空氣與空氣與CO2的混合氣體為陰極助的混合氣體為陰極助燃?xì)?，制得在燃?xì)?，制得?50下工作的燃料電池下工作的燃料電池,完成有關(guān)的完成有關(guān)的電池反應(yīng)式電池反應(yīng)式: 陽極

32、反應(yīng)式：陽極反應(yīng)式：2CO+2CO32-4e-= 4CO2陰極反應(yīng)式：陰極反應(yīng)式：_，電池總反應(yīng)式：電池總反應(yīng)式：_。解析：解析：作為燃料電池作為燃料電池,總的效果就是把燃料進(jìn)行燃總的效果就是把燃料進(jìn)行燃燒燒.本題中本題中CO為還原劑為還原劑,空氣中空氣中O2為氧化劑為氧化劑,電池總電池總反應(yīng)式為：反應(yīng)式為：2CO+O2=2CO2。用總反應(yīng)式減去電。用總反應(yīng)式減去電池負(fù)極池負(fù)極(即題目指的陽極即題目指的陽極)反應(yīng)式反應(yīng)式,就可得到電池正極就可得到電池正極(即題目指的陰極即題目指的陰極)反應(yīng)式：反應(yīng)式：O2+2CO2+4e- =2CO32- O2+2CO2+4e- =2CO32- 2CO+O2

33、= 2CO2解析解析: KOH電解液電解液,總反應(yīng)總反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng),得正極反應(yīng)：得正極反應(yīng)： 2MnO2(s)+H2O(l)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq).電子由電子由Zn負(fù)極通過外電路到正極負(fù)極通過外電路到正極.1molZn失失2mol電子電子,外電路中每通外電路中每通過過O.2mol電子電子,Zn的質(zhì)量理論上減小的質(zhì)量理論上減小6.5g.故答案為故答案為C項(xiàng)。項(xiàng)。4.堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn),因而得到廣泛因而得到廣泛應(yīng)用應(yīng)用.鋅鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液,電池總反應(yīng)電池總反應(yīng)式

34、為：式為：Zn(s)+ 2MnO2(s) + H2O(l) =Zn(OH)2(s) + Mn2O3(s)下列說法錯誤的是下列說法錯誤的是( ) A.電池工作時(shí)電池工作時(shí),鋅失去電子鋅失去電子B.電池正極電極反應(yīng)為電池正極電極反應(yīng)為:2MnO2(s)+H2O(l)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq) C.電池工作時(shí)電池工作時(shí),電子由正極通過外電路流向負(fù)極電子由正極通過外電路流向負(fù)極D.外電路每通過外電路每通過0.2mole-, 理論上減小鋅的質(zhì)量理論上減小鋅的質(zhì)量6.5g電池應(yīng)用及對環(huán)境影響電池應(yīng)用及對環(huán)境影響 電池在許多方面都有應(yīng)用，電池在許多方面都有應(yīng)用， 軍事上應(yīng)用軍事上應(yīng)用, 移動裝置上的應(yīng)用移動裝置上的應(yīng)用 ，居民家庭的應(yīng)用，空間領(lǐng)域的應(yīng)用居民家庭的應(yīng)用，空間領(lǐng)域的應(yīng)用 ，固定的應(yīng)用，固定的應(yīng)用 ， 運(yùn)輸上的應(yīng)用運(yùn)輸上的應(yīng)用等。一顆鈕扣電池就能污染大約等。一顆鈕扣電池就能污染大約60萬升水，相當(dāng)于一個(gè)人一生的用萬升水，相當(dāng)于一個(gè)人一生的用水量，一節(jié)水量，一節(jié)1號電池爛在土壤中，能使號電池爛在土壤中，能