發(fā)展中的化學(xué)電源化學(xué)能與電能

1、發(fā)展中的化學(xué)電源化學(xué)能與電能（二）原電池發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)發(fā)生得電子的還原反應(yīng)原 電 池 原 理復(fù)習(xí)1.在右圖所示的裝置中，a的金屬性比氫要強(qiáng)，b為碳棒，關(guān)于此裝置的各種敘述不正確的是( ) A. 碳棒上有氣體放出， 溶液的pH增大 B. a是正極，b是負(fù)極 C. 導(dǎo)線中有電子流動， 電子從a極流到b極 D. a極上發(fā)生了氧化反應(yīng)B【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解生活中常用的化學(xué)電源和新型化學(xué)電池；2. 從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】 【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】通過對常用化學(xué)電源和新型化學(xué)電池原理的了解，進(jìn)一步鞏固原電池原理。生物學(xué)家在解剖青蛙大腿的時候，發(fā)現(xiàn)金屬刀碰傷青蛙大腿，青蛙就會發(fā)生顫抖

2、，請同學(xué)們想可能是什么原因？當(dāng)時物理學(xué)家伏達(dá)恰在觀察，受到啟發(fā)，他認(rèn)為一定是青蛙腿中組織液含有電解質(zhì)溶液。金屬刀在切割的時候產(chǎn)生了電流，于是他用鋅銅做電極，稀硫酸做電解質(zhì)溶液，制成了世界上第一個電池你覺得伏達(dá)的電池有何缺陷，想如何改進(jìn)呢？1、干電池 干電池是一種伏打電池,利用某種吸收劑(如木屑或明膠)使內(nèi)含物成為不會外溢的糊狀。常用作手電筒照明、收音機(jī)等的電源。酸性鋅錳干電池是最早進(jìn)入市場的實(shí)用電池（1）普通鋅錳干電池優(yōu)點(diǎn)：制作簡單、價格便宜。缺點(diǎn)：放電時間短，電壓下降快。 鋅-錳干電池在使用過程中，鋅會逐漸溶解，鋅外殼變薄，最后內(nèi)部的糊狀電解質(zhì)泄露出來，對電器腐蝕。 為了防止泄露，在外殼套上

3、金屬筒或塑料筒，制成防漏電池。P42【思考與交流】鋅錳干電池有什么缺陷呢？ 為了延長電池壽命和提高其性能，人們將電池內(nèi)的電解質(zhì) 換成濕的 ，制成了 電池。NH4ClKOH堿性鋅錳負(fù)極：Zn +OH- 2e- = Zn(OH)2（2）堿性干電池堿性電池是個人音響、照相機(jī)等地首選電源。堿性電池 電解液:酸性 NH4Cl堿性KOH（離子導(dǎo)電性更好）負(fù)極：鋅片鋅粉（反應(yīng)面積成倍增長，使放電電流大幅度提高）優(yōu)點(diǎn)：比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電二、發(fā)展中的化學(xué)電源1.干電池（1）一次性電池：（2）普通鋅錳電池：Zn-2e- =Zn2+（3）堿性鋅錳電池：課本P39、設(shè)計P43NH4Cl負(fù)

4、極？正極？電解質(zhì)：缺點(diǎn)：Zn-2e-+2OH- =Zn(OH)2KOH負(fù)極？正極？電解質(zhì)：優(yōu)點(diǎn):使用壽命短，易泄漏使用壽命長，不易泄漏（4）應(yīng)用：卡式錄音機(jī)、閃光燈、電動玩具、袖珍電視機(jī)等放電之后不能充電內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)是不可逆的2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O2MnO2 + 2H2O + 2 e- = 2MnO（OH） + 2OHZnCZnC鋅錳干電池，堿性干電池統(tǒng)稱為一次電池鋅錳干電池和堿性干電池的缺陷是什么？想如何改進(jìn)？二、發(fā)展中的化學(xué)電源1.干電池（1）一次性電池：（2）普通鋅錳電池：Zn-2e- =Zn2+（3）堿性鋅錳電池：課本P39、設(shè)計P43NH4C

5、l負(fù)極？正極？電解質(zhì)：缺點(diǎn)：Zn-2e-+2OH- =Zn(OH)2KOH負(fù)極？正極？電解質(zhì)：優(yōu)點(diǎn):使用壽命短，易泄漏使用壽命長，不易泄漏（4）應(yīng)用：卡式錄音機(jī)、閃光燈、電動玩具、袖珍電視機(jī)等放電之后不能充電內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)是不可逆的2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O2MnO2 + 2H2O + 2 e- = 2MnO（OH） + 2OHZnCZnC鋅錳電池電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：Zn 2e- = Zn2+2NH4+ + 2e- = 2NH3 + H2總反應(yīng)：Zn+2NH4+ =Zn2+ 2NH3 + H2 鋅-錳干電池在使用過程中，鋅會逐漸溶解，鋅外殼變薄，最后內(nèi)部的

6、糊狀電解質(zhì)泄露出來，對電器腐蝕。 為了防止泄露，在外殼套上金屬筒或塑料筒，制成防漏電池。P42【思考與交流】鋅錳干電池有什么缺陷呢？ 為了延長電池壽命和提高其性能，人們將電池內(nèi)的電解質(zhì) 換成濕的 ，制成了 電池。NH4ClKOH堿性鋅錳負(fù)極：Zn +OH- 2e- = Zn(OH)22下列有關(guān)電池敘述正確的是A水果電池是高效環(huán)保的家用電池 B鋅錳干電池是一種常用的二次電池C鋅錳干電池碳棒是負(fù)極，鋅片是正極D鋅錳干電池工作一段時間后鋅外殼逐漸變薄D3.現(xiàn)在各類堿性電池已經(jīng)占有了越來越多的市場份額，這類電池廣泛地應(yīng)用于各種小型用電器(如照相機(jī).收音機(jī)等)中。有一種新型的鋅錳電池就是這種堿性電池，它

7、是在傳統(tǒng)鋅錳電池的基礎(chǔ)上改進(jìn)的。下列對于堿性鋅錳電池的敘述中正確的是( )A.由于堿性物質(zhì)的存在，這種電池的缺點(diǎn)是容易漏液失效B.這種電池較傳統(tǒng)鋅錳電池使用壽命長C.這種電池的電解質(zhì)由傳統(tǒng)的KOH改進(jìn)為NH4ClD.這種電池的電解質(zhì)由傳統(tǒng)的NH4Cl改進(jìn)為KOHBD4.日常所用干電池其電極分別為碳棒和鋅皮，以糊狀NH4Cl和ZnCl2作電解質(zhì)(其中加入MnO2氧化吸收H2)，電極反應(yīng)可簡化為：Zn2-Zn2+；2NH4+2e-2 NH3H2 (NH3再用于結(jié)合Zn2+。)根據(jù)上述敘述判斷下列說法中正確的是( )A、Zn為正極，碳為負(fù)極 B、Zn為負(fù)極，碳為正極C、工作時電子由碳極經(jīng)外電路流向Z

8、n極 D、電池工作時正極發(fā)生氧化反應(yīng) B2、充電電池2、充電電池：氧化還原反應(yīng)在充電時可以逆向進(jìn)行。1、充電電池又稱二次電池，能夠重復(fù)使用至一定的周期。手機(jī)專用電池攝像機(jī)專用電池筆記本電腦專用電池化學(xué)能放電充電電能用途：目前汽車上使用的電瓶大多仍是鉛蓄電池，它還廣泛用于國防、生產(chǎn)、生活等領(lǐng)域。鉛蓄電池：最早使用的充電電池。（1）鉛蓄電池特點(diǎn)：鉛蓄電池的電壓穩(wěn)定，使用方便安全可靠，可再次充電使用。2、充電電池二次電池：氧化還原反應(yīng)在充電時 可以逆向進(jìn)行。鉛蓄電池負(fù)極？正極？總反應(yīng)：放電：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能充電：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放電充電電解質(zhì)？優(yōu)

9、缺點(diǎn)：應(yīng)用：可充電，比干電池使用壽命長；但體積大，有污染汽車上使用的電瓶等鉛蓄電池：放電時:正極材料是 負(fù)極材料是 ，電解質(zhì)是 。PbO2PbH2SO4負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Pb + SO42-2e-PbSO4PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- PbSO4 + 2H2O PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放電充電鉛蓄電池中鉛的相對原子質(zhì)量是207，那么鉛蓄電池缺陷是什么，如何改進(jìn)？尋找一下導(dǎo)電性較好，相對原子質(zhì)量小的金屬做電極鋰 鎳鎘充電電池：負(fù)極：正極：電解質(zhì)：優(yōu)缺點(diǎn)：應(yīng)用：CdNiO(OH)KOH具有殘留性記憶，可重復(fù)使用500次以上，體積小；但鎘有致癌作用,

10、如不回收，會產(chǎn)生嚴(yán)重污染廣泛用于收錄機(jī)、無線對講機(jī)、電子閃光燈、電動剃須刀等鎳鎘電池鎘有致癌作用，有被鎳氫電池取代的趨勢。鋰離子電池鋰離子電池是新一代可充電的綠色電池。特點(diǎn)：高能電池，電壓高，質(zhì)量輕，貯存時間長等。用途：現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動 、攝像機(jī)、手表、心臟起搏器等低功耗電器的主流。筆記本電腦專用電池 鋰電池（有機(jī)溶劑電解液）負(fù)極：2Li-2e=2Li+正極：I2+2e=2I總反應(yīng)：2Li+I2=2LiI 跟相同質(zhì)量的其它金屬作負(fù)極相比，使用壽命延長，高能、質(zhì)輕、電壓高、工作效率高、儲存壽命長。發(fā)展中的電池資料：對自然環(huán)境威脅最大的五種物質(zhì)即鉻、鎘、銅、鉛、汞。電池包含三種鎘，汞，鉛綜

11、上所述：這些電池有什么缺陷呢？ 電池中含有大量的重金屬如鋅、鉛、鎘、汞、錳等。據(jù)專家測試，一節(jié)紐扣電池能污染60萬升水；一節(jié)一號電池爛在地里，能使一平方米的土地失去利用價值。若將廢舊電池混入生活垃圾一起填埋，滲出的重金屬物質(zhì)就會滲透土壤、污染地下水，進(jìn)而進(jìn)入魚類、農(nóng)作物等，破壞人類的生存環(huán)境，間接威脅到人類的健康，有的還能致癌。所以我們不要亂扔電池，要及時回收。 廢舊電池的回收利用有機(jī)汞中毒，患者手足失調(diào)，步行困難，運(yùn)動障礙，聽力及言語障礙，肢端麻木感覺障礙，視野縮小，重者神經(jīng)錯亂，痙攣，最終死亡痛痛病：導(dǎo)致骨骼中鈣流失，造成骨骼軟化，萎縮，四肢彎曲，脊柱變形，連咳嗽都會引起骨折。而且患者不能

12、進(jìn)食，會疼痛無比，因此又稱骨痛病我國是電池消耗大國，2001年我國電池的產(chǎn)銷量是140億節(jié)，約占世界電池總量的1/3。目前，市場銷售的國內(nèi)外電池單體產(chǎn)品，均須標(biāo)注汞含量（電池產(chǎn)品汞含量的標(biāo)注方法，國內(nèi)環(huán)保電池廠家標(biāo)注不一，有“低汞”、“無汞”或“汞為0”、“水銀為0”等幾種方式）。消費(fèi)者購買電池時，只需看電池的汞含量，就可以知道是不是環(huán)保電池了。燃料電池什么燃料最清潔呢5.下列電池中不屬于二次電池的是( )A.堿性鋅錳電池 B.鉛蓄電池 C.鎳鎘電池 D.鋰離子電池6.隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是( ) A.利用電池外殼的金屬材料B.防止

13、電池中汞.鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染C.不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 D.回收其中石墨電極BA7.據(jù)報道，鋅電池可能取代目前廣泛應(yīng)用的鉛蓄電池，因為鋅電池容量更大，而且沒有鉛污染。其電池反應(yīng)為：2Zn+O22ZnO，原料為鋅粒.電解質(zhì)和空氣，則下列敘述正確的是( ) A.鋅為正極，空氣進(jìn)入負(fù)極反應(yīng) B.負(fù)極反應(yīng)為Zn2e-Zn2+ C.正極發(fā)生氧化反應(yīng) D.電解液肯定不是強(qiáng)酸BD8.鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能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(yīng)為Li + MnO2=LiMnO2,下列說法正確的是（ ） A、 Li是正極，電極反應(yīng)為Li

14、 e- = Li+ B、 Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為Li e- = Li+ C、 Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為MnO2 + e- = MnO2 D、 Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為Li 2e- = Li2+B3、燃料電池高效、環(huán)境友好的化學(xué)電池它的電極材料一般為活性電極，具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極，活性炭電極等。(例如：H2和O2的燃料電池，CH4和O2的燃料電池)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。小型高性能燃料電池 氫氧燃料電池工作原理：總反應(yīng)：2H2 + O2 =2H2 O通入的氣體在電極表面放電，電池只是作為一個反應(yīng)器。與其它電池區(qū)別：反應(yīng)物不是儲存在電池內(nèi)。用途：氫氧

15、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 燃料電池H2O2負(fù)極H2： H2-2e- =2H+ 正極O2：O2+2H2O +4e- =4OH- 總反應(yīng)： O2+2H2 =2H2 OH+OH-H2O介質(zhì)電池反應(yīng)： 2H2 + = 2H2O 酸性（H2SO4）負(fù)極正極中性負(fù)極 正極堿性（KOH）（記這個）負(fù)極正極2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4e- + 4H+ = 4H2O2H2 - 4e- +4OH- = 4H2O O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-*氫氧燃料電池的電極反應(yīng)一定要會判斷：酸

16、性有H+ (肯定沒OH- ）； 堿性有OH- (肯定沒 H+ ）甲烷氧氣燃料電池該電池用鉑片插入KOH溶液中作電極，在兩極上分別通甲烷和氧氣 負(fù)極： 正極：放電總反應(yīng)式：CH4+10OH8e=CO32+7H2O2O2+4H2O+8e= 8OHCH4+ 2O2+2KOH =K2CO3 +3H2O9下列化學(xué)電池不易造成環(huán)境污染的是 A氫氧燃料電池 B鋅錳電池 C鎳鎘電池 D鉛蓄電池A10.阿波羅宇宙飛船使用的是氫氧燃料電池，其電極反應(yīng)為： 2H24 OH- 4 H2O4e-， O22 H2O4e- 4 OH-。 在負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是 正極發(fā)生的是 . (填氧化或還原)反應(yīng).H2 還原KOH溶液

17、H2O2H2Oa b11：1969年美國“阿波羅11號”登月成功。飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。1、a是 極， b是 極2、外電路電子流向：負(fù)正 ab12氫氧燃料電池已用于航天飛機(jī)。以30%KOH溶液為電解質(zhì)的這種電池在使用時的電極反應(yīng)如下：2H24OH-4e-=4H2O O22H2O4e-=4OH-下列說法錯誤的是A氫氣通入正極，氧氣通入負(fù)極B燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率不能達(dá)到100%C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A13（07年廣東）科學(xué)家近年來研制出一

18、種新型細(xì)菌燃料電池，利用細(xì)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負(fù)極反應(yīng)為： A . H22OH2H2O2e B. O24H4e2H2O C. H22H2e D. O22H2O4e4OHC（1）鈕扣電池：不銹鋼制成一個由正極殼和負(fù)極蓋組成的小圓盒，盒內(nèi)靠正極一端填充由Ag2O和少量石墨組成的正極活性材料，負(fù)極蓋一端填充鋅汞合金作負(fù)極活性材料，電解質(zhì)溶液為濃KOH溶液，已知電池內(nèi)Zn的氧化產(chǎn)物為ZnO，（2）銀-鋅電池負(fù)極：Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O 正極：Ag2O+ H2O +2e- =2Ag+ 2OH- 總反應(yīng)： Ag2O+ Zn =ZnO+ 2A

19、g發(fā)展中的電池Al空氣海水電池 負(fù)極： 正極：放電總反應(yīng)式： 4Al 12e = 4Al3+3O2+6H2O+12e= 12OH4Al + 3O2+6H2O= 4Al( OH)314.已知空氣-鋅電池的電極反應(yīng)為： 鋅片：Zn+2OH- -2e- =ZnO+H2O石墨：O2+2H2O+4e- =4OH- 根據(jù)此判斷，鋅片是( )。 A.負(fù)極，并被氧化 B.負(fù)極，并被還原 C.正極，并被氧化 D.正極，并被還原15.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2Ag+Zn(OH) 2Ag2O+Zn+H2O，在此電池放電時，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是( ) A.Ag B.Zn(OH

20、)22充電放電 AD小結(jié)化學(xué)能與電能二.發(fā)展中的化學(xué)電源一次性電池干電池二次電池（充電電池）燃料電池普通鋅錳電池堿性鋅錳電池鉛蓄電池鎳鎘充電電池鋰離子電池氫氧燃料CH4燃料電池各種各樣的電池空氣電池單晶硅太陽能電池水果電池1.鋅錳干電池(一次性電池)(1)普通鋅錳電池 負(fù)極材料是： 正極材料是： 電解質(zhì)是 . (2)堿性鋅錳干電池負(fù)極材料是： 正極材料是： 電解質(zhì)是 . 改進(jìn)后堿性鋅錳電池的優(yōu)點(diǎn)： . 【自主學(xué)習(xí)】2.充電電池(二次性電池)(1)鉛蓄電池負(fù)極材料是： 正極材料是： 電解質(zhì)是 優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)： . (2)鎘鎳電池負(fù)極材料是： 正極材料是： 電解質(zhì)是優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)： . ()鋰電池鋰亞硫酰氯電池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S負(fù)極： ；正極： 。【自主學(xué)習(xí)】3.氫-氧燃料電池負(fù)極通入 正極通入 . 【自主學(xué)習(xí)】2、一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2。下列對該燃料電池說法正確的是A電池的總反應(yīng)是：2C4H10+13O28CO2+10H2OB在熔融電解質(zhì)中，O2由負(fù)極移向正極C通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為：O2+4e =2 O2D通入丁烷的極是正極，電極反應(yīng)為： C4H10+26e+13O2=4CO2