2023學年完整公開課版《化學電源》

化學電源形形色色的電池

A

CuZn

稀H2SO4KOH溶液CH4O2H2Oa極b極用途廣泛的電池用于“神六”的太陽能電池筆記本電腦專用電池手機專用電池攝像機專用電池各式各樣的紐扣電池紐扣電池化學電池一次電池二次電池燃料電池堿性鋅錳電池鉛蓄電池氫氧燃料電池等鋰離子電池銀鋅蓄電池普通鋅錳干電池鋅銀紐扣電池化學電池的分類實驗設計1、請利用：Cu2AgNO3=CuNO322Ag的反應原理，設計一個能產生電流的原電池裝置，并寫出兩個電極上的電極反應。ACuCuSO4AgAgNO32、已知氧化還原反應Cl2＋2I-=2Cl-＋I2，利用這一反應設計一個原電池，畫出示意圖，標出電極材料，電解質溶液，寫出電極反應式。正極：負極：2I-－2e-＝I2Cl22e-＝2Cl-KIACCCl2

3、已知氧化還原反應n2MnO22H2O=2MnOOHnOH2以氫氧化鉀為電解質溶液，利用這一反應設計一個原電池，畫出示意圖，標出電極材料，電解質溶液，寫出電極反應式。負極：——ZnZn+2OH--2e-=Zn(OH)2正極：——MnO22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-

氫氧化氧錳設計原電池的思路：1、電極材料（1）負極材料：如果還原劑是固體導體直接作負極，如果還原劑是電解質溶液作離子導體，另選導電材料作負極（一般用C或Pt）（2）正極材料：如果氧化劑是固體導體直接作正極，如果氧化劑是電解質溶液作離子導體，另選導電材料作正極（一般用C或Pt）2、離子導體：優(yōu)先由氧化劑或還原劑充當，如果氧化劑或還原劑不能作離子導體，另選能導電的介質。正極：Ag2OH2O2e-=2Ag2OH－負極：n2OH－-2e-=nOH2O互動練習1：以反應：nAg2O=nO2Ag設計原電池，介質為OH溶液，寫出電極反應式。一、一次電池1普通鋅錳干電池鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結構NH4Cl、ZnCl2

和H2O等優(yōu)點：制作簡單、價格便宜缺點：放電時間短，電壓下降快2堿性鋅錳干電池優(yōu)點：比能量大提供較大電流并能連續(xù)放電缺點：一般不能充電，價格較貴互動練習2：以反應：2H2O2=2H2O，以稀硫酸為介質，寫出電極反應式?；泳毩?：以反應：2H2O2=2H2O，以OH溶液為介質，寫出電極反應式。負極：2H2-4e-=4H正極：O24H4e-=2H2O負極:2H2-4e-4OH-=4H2O正極:O22H2O4e-=4OH-二、燃料電池氫氧燃料電池構造1、構造：（1）電極：兩極均為多孔隋性電極（Pt或C）；（2）可燃物和空氣（或氧氣）為兩極反應物，總反應相當于可燃物與氧氣反應；（3）中間有隔膜將兩極氣體隔開，防止爆炸，提高能量利用率。氫氧燃料電池二、燃料電池原理：酸性電解質：（稀硫酸）負極：2H2-4e-=4H正極：O24H4e-=2H2O總反應：2H2O2=2H2O討論：溶液中離子如何移動？H穿過質子膜移向正極區(qū)氫氧燃料電池二、燃料電池（NaOH溶液）原理：堿性電解質負極:2H2-4e-4OH-=4H2O正極:O22H2O4e-=4OH-總反應:2H2O2=2H2O討論：隔膜還能用質子交換膜嗎？如果不能用，用陽離子交換膜好還是用陰離子交換膜好？用陰離子交換膜較好燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑常用氧氣）的化學能直接轉換成電能的化學電池。（氫氣、烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池……）二、燃料電池負極：PbSO42--2e-=PbSO4正極：PbO24HSO42-2e-=2PbSO42H2O

互動練習：以反應PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O設計原電池，以稀硫酸為介質，寫出電極反應式。可充電電池也稱為____電池，可以反復_____電和_____電，是電池發(fā)展的一個重要方向。二次放充可充電電池鉛蓄電池鋰電池二次電池三、二次電池1鉛蓄電池注意:充電時，蓄電池的正負極分別與外接電源的正負極連接缺點:比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境嚴重優(yōu)點:可反復充電、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉2其它二次電池鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池、鋰離子電池……優(yōu)點:體積小、比能量高、工作壽命長、不需要特殊維護二次電池—鉛蓄電池3、鋰電池鋰電池是一種高能電池，鋰作為負極，技術含量高，有質量輕、體積小、電壓高、工作效率高和壽命長等優(yōu)點。常用于電腦筆記本、手機、照相機、心臟起博器、火箭、導彈等的動力電源。比能量高固體氧化物燃料電池單體主要組成部分由電解質、陽極或燃料極、陰極或空氣極和連接體組成。若以氫氣為負極燃氣，試寫出兩極電極反應式及總反應式（-）H2-2e-O2-=H2OO24e-=2O2-總反應：2H2O2=2H2O3、固體氧化物燃料電池甲烷CH4—空氣燃料電池，以多孔鎳板為電極,以固體氧化物為電解質，總反應式為：CH42O2=CO22H2O試寫出該電池的正負極的電極反應式。學以致用4、熔融碳酸鹽燃料電池試寫出兩極電極反應式及總反應式-H2-2e-CO32-=H2OCO2O22CO24e-=2CO32-總反應：2H2O2=2H2O甲烷CH4—空氣燃料電池，以多孔鎳板為電極,以熔融碳酸鹽為電解質，正極為充有CO2的空氣作為助燃氣，總反應式為：CH42O2=CO22H2O試寫出該電池的正負極的電極反應式。學以致用甲烷CH4—空氣燃料電池，以多孔鎳板為電極，溶于硫酸溶液中，總反應式為：CH42O2=CO22H2O試寫出該電池的正負極的電極反應式。負極：CH42H2O-8e-=CO28H；正極：O24H4e-=2H2O電池工作時，溶液的pH為（變大、變小，不變）變大學以致用甲烷CH4—空氣燃料電池，以多孔鎳板為電極，溶于OH溶液