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發(fā)展中的化學電源 化學能與電能 二 原電池 發(fā)生失電子的氧化反應 發(fā)生得電子的還原反應 原電池原理 復習 1 在右圖所示的裝置中 a的金屬性比氫要強 b為碳棒 關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是負極C 導線中有電子流動 電子從a極流到b極D a極上發(fā)生了氧化反應 B 學習目標 1 了解生活中常用的化學電源和新型化學電池 2 從電子轉移角度理解化學能向電能轉化的本質 學習重點 學習難點 通過對常用化學電源和新型化學電池原理的了解 進一步鞏固原電池原理 生物學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 請同學們想可能是什么原因 當時物理學家伏達恰在觀察 受到啟發(fā) 他認為一定是青蛙腿中組織液含有電解質溶液 金屬刀在切割的時候產(chǎn)生了電流 于是他用鋅銅做電極 稀硫酸做電解質溶液 制成了世界上第一個電池 你覺得伏達的電池有何缺陷 想如何改進呢 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 收音機等的電源 酸性鋅錳干電池是最早進入市場的實用電池 1 普通鋅錳干電池 優(yōu)點 制作簡單 價格便宜 缺點 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)的電解質換成濕的 制成了電池 NH4Cl KOH 堿性鋅錳 負極 Zn OH 2e Zn OH 2 2 堿性干電池 堿性電池是個人音響 照相機等地首選電源 堿性電池 電解液 酸性NH4Cl 堿性KOH 離子導電性更好 負極 鋅片 鋅粉 反應面積成倍增長 使放電電流大幅度提高 優(yōu)點 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 設計P43 NH4Cl Zn 2e 2OH Zn OH 2 KOH 使用壽命短 易泄漏 使用壽命長 不易泄漏 4 應用 卡式錄音機 閃光燈 電動玩具 袖珍電視機等 2MnO2 2NH4 2e Mn2O3 2NH3 H2O 2MnO2 2H2O 2e 2MnO OH 2OH Zn C Zn C 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 二 發(fā)展中的化學電源 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 設計P43 NH4Cl Zn 2e 2OH Zn OH 2 KOH 使用壽命短 易泄漏 使用壽命長 不易泄漏 4 應用 卡式錄音機 閃光燈 電動玩具 袖珍電視機等 2MnO2 2NH4 2e Mn2O3 2NH3 H2O 2MnO2 2H2O 2e 2MnO OH 2OH Zn C Zn C 鋅錳電池電極反應 負極 正極 Zn 2e Zn2 2NH4 2e 2NH3 H2 總反應 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)部的糊狀電解質泄露出來 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)的電解質換成濕的 制成了電池 NH4Cl KOH 堿性鋅錳 負極 Zn OH 2e Zn OH 2 2 下列有關電池敘述正確的是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 D 3 現(xiàn)在各類堿性電池已經(jīng)占有了越來越多的市場份額 這類電池廣泛地應用于各種小型用電器 如照相機 收音機等 中 有一種新型的鋅錳電池就是這種堿性電池 它是在傳統(tǒng)鋅錳電池的基礎上改進的 下列對于堿性鋅錳電池的敘述中正確的是 A 由于堿性物質的存在 這種電池的缺點是容易漏液失效B 這種電池較傳統(tǒng)鋅錳電池使用壽命長C 這種電池的電解質由傳統(tǒng)的KOH改進為NH4ClD 這種電池的電解質由傳統(tǒng)的NH4Cl改進為KOH BD 4 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 其中加入MnO2氧化吸收H2 電極反應可簡化為 Zn 2 Zn2 2NH4 2e 2NH3 H2 NH3再用于結合Zn2 根據(jù)上述敘述判斷下列說法中正確的是 A Zn為正極 碳為負極B Zn為負極 碳為正極C 工作時電子由碳極經(jīng)外電路流向Zn極D 電池工作時正極發(fā)生氧化反應 B 2 充電電池 2 充電電池 氧化還原反應在充電時可以逆向進行 1 充電電池又稱二次電池 能夠重復使用至一定的周期 手機專用電池 攝像機專用電池 筆記本電腦專用電池 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) 生活等領域 鉛蓄電池 最早使用的充電電池 1 鉛蓄電池 2 充電電池 二次電池 氧化還原反應在充電時可以逆向進行 鉛蓄電池 負極 正極 總反應 放電 化學能轉化為電能 充電 電能轉化為化學能 電解質 優(yōu)缺點 應用 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 正極材料是負極材料是 電解質是 PbO2 Pb H2SO4 負極 正極 總反應 Pb SO42 2e PbSO4 PbO2 4H SO42 2e PbSO4 2H2O 鉛蓄電池中鉛的相對原子質量是207 那么鉛蓄電池缺陷是什么 如何改進 尋找一下導電性較好 相對原子質量小的金屬做電極 鋰 鎳鎘充電電池 負極 正極 電解質 優(yōu)缺點 應用 Cd NiO OH KOH 具有殘留性記憶 可重復使用500次以上 體積小 但鎘有致癌作用 如不回收 會產(chǎn)生嚴重污染 廣泛用于收錄機 無線對講機 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 高能電池 電壓高 質量輕 貯存時間長等 用途 現(xiàn)已成為筆記本電腦 移動電話 攝像機 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 有機溶劑電解液 負極 2Li 2e 2Li 正極 I2 2e 2I 總反應 2Li I2 2LiI 跟相同質量的其它金屬作負極相比 使用壽命延長 高能 質輕 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即鉻 鎘 銅 鉛 汞 電池包含三種鎘 汞 鉛 綜上所述 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 滲出的重金屬物質就會滲透土壤 污染地下水 進而進入魚類 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 有機汞中毒 患者手足失調 步行困難 運動障礙 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 而且患者不能進食 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 均須標注汞含量 電池產(chǎn)品汞含量的標注方法 國內(nèi)環(huán)保電池廠家標注不一 有 低汞 無汞 或 汞為0 水銀為0 等幾種方式 消費者購買電池時 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 隨著人們生活質量的不斷提高 廢電池必須進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 B A 7 據(jù)報道 鋅電池可能取代目前廣泛應用的鉛蓄電池 因為鋅電池容量更大 而且沒有鉛污染 其電池反應為 2Zn O2 2ZnO 原料為鋅粒 電解質和空氣 則下列敘述正確的是 A 鋅為正極 空氣進入負極反應B 負極反應為Zn 2e Zn2 C 正極發(fā)生氧化反應D 電解液肯定不是強酸 BD 8 鋰電池是一代新型高能電池 它以質量輕 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為Li MnO2 LiMnO2 下列說法正確的是 A Li是正極 電極反應為Li e Li B Li是負極 電極反應為Li e Li C Li是負極 電極反應為MnO2 e MnO2 D Li是負極 電極反應為Li 2e Li2 B 3 燃料電池 高效 環(huán)境友好的化學電池 它的電極材料一般為活性電極 具有很強的催化活性 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能直接轉換成電能的化學電池 小型高性能燃料電池 氫氧燃料電池工作原理 總反應 2H2 O2 2H2O 通入的氣體在電極表面放電 電池只是作為一個反應器 與其它電池區(qū)別 反應物不是儲存在電池內(nèi) 用途 氫氧燃料電池目前已應用于航天 軍事通訊 電視中繼站等領域 燃料電池 負極H2 H2 2e 2H 正極O2 O2 2H2O 4e 4OH 總反應 O2 2H2 2H2O H OH H2O 2H2 4e 4H O2 4e 2H2O 4OH 2H2 4e 4H O2 4e 4H 4H2O 2H2 4e 4OH 4H2O O2 4e 2H2O 4OH 氫氧燃料電池的電極反應 一定要會判斷 酸性有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極 正極 放電總反應式 CH4 10OH 8e CO32 7H2O 2O2 4H2O 8e 8OH CH4 2O2 2KOH K2CO3 3H2O 9 下列化學電池不易造成環(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 A 10 阿波羅宇宙飛船使用的是氫氧燃料電池 其電極反應為 2H2 4OH 4H2O 4e O2 2H2O 4e 4OH 在負極上發(fā)生反應的物質是正極發(fā)生的是 填氧化或還原 反應 H2 還原 11 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電池 其構造如圖示 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 正 a b 12 氫氧燃料電池已用于航天飛機 以30 KOH溶液為電解質的這種電池在使用時的電極反應如下 2H2 4OH 4e 4H2OO2 2H2O 4e 4OH 下列說法錯誤的是A 氫氣通入正極 氧氣通入負極B 燃料電池的能量轉化率不能達到100 C 供電時的總反應為 2H2 O2 2H2OD 產(chǎn)物為無污染的水 屬于環(huán)境友好電池 A 13 07年廣東 科學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化為氫氣 氫氣進入以磷酸為電解質的燃料電池發(fā)電 電池負極反應為 A H2 2OH 2H2O 2e B O2 4H 4e 2H2OC H2 2H 2e D O2 2H2O 4e 4OH C 1 鈕扣電池 不銹鋼制成一個由正極殼和負極蓋組成的小圓盒 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 負極蓋一端填充鋅汞合金作負極活性材料 電解質溶液為濃KOH溶液 已知電池內(nèi)Zn的氧化產(chǎn)物為ZnO 2 銀 鋅電池 負極 Zn 2OH 2e ZnO H2O 正極 Ag2O H2O 2e 2Ag 2OH 總反應 Ag2O Zn ZnO 2Ag 發(fā)展中的電池 Al 空氣 海水電池負極 正極 放電總反應式 4Al 12e 4Al3 3O2 6H2O 12e 12OH 4Al 3O2 6H2O 4Al OH 3 14 已知空氣 鋅電池的電極反應為 鋅片 Zn 2OH 2e ZnO H2O石墨 O2 2H2O 4e 4OH 根據(jù)此判斷 鋅片是 A 負極 并被氧化B 負極 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 負極上發(fā)生反應的物質是 A AgB Zn OH 2C Ag2OD Zn 充電放電 A D 小結 化學能與電能 二 發(fā)展中的化學電源 一次性電池 干電池二次電池 充電電池 燃料電池 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 普通鋅錳電池負極材料是 正極材料是 電解質是 2 堿性鋅錳干電池負極材料是 正極材料是 電解質是 改進后堿性鋅錳電池的優(yōu)點 自主學習 2 充電電池 二次性電池 1 鉛蓄電池負極材料是 正極材料是 電解質是優(yōu)點 缺點 2 鎘鎳電池負極材料是 正極材料是 電解質是優(yōu)點 缺點 鋰電池鋰亞硫酰氯電池 Li SOCl2 8Li 3SOCl2 6LiCl Li2SO3 2S負極 正極 自主學習 3 氫 氧燃料電池負極通入正極通入 自主學習 2 一種新型燃料電池 一極通入空氣 另一極通入丁烷氣體 電解質是摻雜氧化釔 Y2O3 的氧化鋯 ZrO2 晶體 在熔融狀態(tài)下能傳導O2 下列對該燃料電池說法正確的是A 電池的總反應是 2C4H10 13O2 8CO2 10H2OB 在熔融電解質中 O2 由負極移向正極C 通入空氣的一極是正極 電極反應為 O2 4e 2O2 D 通入丁烷的 極是正極 電極反應為 C4H10 26e 13O2 4CO2 5H2O AC 8 對于鋅一銅一稀硫酸組成的原電池裝置中 當導線中有1mol電子通過時 理論上的兩極變化是 鋅