《 化學電源》

1、資料卡片資料卡片一次能源一次能源：直接從自然界取得的能源，：直接從自然界取得的能源，如流水、風力、原煤、石油、天然氣、如流水、風力、原煤、石油、天然氣、天然鈾礦等天然鈾礦等二次能源二次能源：一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到：一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到的能源稱為二次能源，如電力、蒸汽等。的能源稱為二次能源，如電力、蒸汽等?；瘜W學電電池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氫氣、甲醇、氫氣、甲醇、天然氣、煤氣天然氣、煤氣與氧氣組成燃與氧氣組成燃料電池料電池鉛蓄電池鉛蓄電池鎳鎘電池鎳鎘電池鋅銀蓄電池鋅銀蓄電池鋰離子電池鋰離子電池普通干電池普通干電池堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池鋅銀紐扣電池鋅銀紐扣電池

2、 電池中的反應(yīng)物質(zhì)電池中的反應(yīng)物質(zhì)進行一次氧化還原反應(yīng)并放電進行一次氧化還原反應(yīng)并放電之后，就之后，就不能再次利用不能再次利用。 又稱充電電池或又稱充電電池或蓄電池。放電后經(jīng)充電可使蓄電池。放電后經(jīng)充電可使電池中的活性物質(zhì)獲得重生，電池中的活性物質(zhì)獲得重生，恢復(fù)工作能力，可恢復(fù)工作能力，可多次重復(fù)多次重復(fù)使用。使用。 是一種連續(xù)地將是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學能直接燃料和氧化劑的化學能直接轉(zhuǎn)化成電能的化學電源，又轉(zhuǎn)化成電能的化學電源，又稱稱連續(xù)電池連續(xù)電池。普通鋅錳電池普通鋅錳電池鋅筒鋅筒-負極負極石墨棒石墨棒-正極正極MnO2和和C普通鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)普通鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl, Z

3、nCl2 和和 H2O等等-電電解質(zhì)解質(zhì)堿性鋅錳電池構(gòu)造示意圖堿性鋅錳電池構(gòu)造示意圖堿性電池堿性電池 紐扣式銀鋅電池的構(gòu)造紐扣式銀鋅電池的構(gòu)造n工作原理工作原理n負極：負極：Zn2OH2e=Zn(OH)2n正極：正極：Ag2OH2O2e =2Ag2OHn總反應(yīng)：總反應(yīng)： n特點特點n此種電池比能量大，電壓穩(wěn)定，儲存此種電池比能量大，電壓穩(wěn)定，儲存時間長，適應(yīng)小電流連續(xù)放電。時間長，適應(yīng)小電流連續(xù)放電。ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag 正極正極正極正極4Al - 12e-= 4Al 3+3O2+ 6H2O +12e-= 12 OH - 4Al+3O2+ 6H2O = 4Al (OH)3或

4、或4Al+3O2= 2Al2O3 化學電源電極反應(yīng)式的書寫化學電源電極反應(yīng)式的書寫 (1)根據(jù)裝置書寫電極反應(yīng)式根據(jù)裝置書寫電極反應(yīng)式 先分析題目給定的圖示裝置，確先分析題目給定的圖示裝置，確定原電池定原電池正負極上反應(yīng)的物質(zhì)正負極上反應(yīng)的物質(zhì)。 電極反應(yīng)式的書寫電極反應(yīng)式的書寫 歸納小結(jié)歸納小結(jié) 化學電源電極反應(yīng)式的書寫化學電源電極反應(yīng)式的書寫電極反應(yīng)式的書寫電極反應(yīng)式的書寫 A.負極：負極：活潑金屬或活潑金屬或H2失去電子生失去電子生成陽離子成陽離子；若電解質(zhì)溶液中的陰離子若電解質(zhì)溶液中的陰離子與生成的陽離子不共存與生成的陽離子不共存，則該陰離子，則該陰離子應(yīng)寫入負極反應(yīng)式應(yīng)寫入負極反應(yīng)式

5、。如銀鋅電池，負。如銀鋅電池，負極：極：Zn 2e 2OH= Zn(OH)2歸納小結(jié)歸納小結(jié)nB正極：正極：陽離子得到電子生成單質(zhì)陽離子得到電子生成單質(zhì)或或O2得到電子得到電子，若，若反應(yīng)物是反應(yīng)物是O2，則，則有以下規(guī)律：有以下規(guī)律：n電解質(zhì)是電解質(zhì)是堿性或中性堿性或中性： O22H2O4e= 4OHn電解質(zhì)是電解質(zhì)是酸性酸性： O24H4e= 2H2On正負電極反應(yīng)式相加正負電極反應(yīng)式相加(得失電子數(shù)得失電子數(shù)相等相等)得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式。得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式。 (2)給出電池總反應(yīng)，寫電極反應(yīng)式給出電池總反應(yīng)，寫電極反應(yīng)式 如果題目給定的是總反應(yīng)式，可分如果題目給定的是總反

6、應(yīng)式，可分析此反應(yīng)中的析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)(即分析有關(guān)元素的化合價變化情況即分析有關(guān)元素的化合價變化情況)，再選擇一個再選擇一個簡單變化情況寫出電極反簡單變化情況寫出電極反應(yīng)式應(yīng)式，另一極的電極反應(yīng)式可直接寫，另一極的電極反應(yīng)式可直接寫或在或在轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同的前提下用的前提下用總反總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式，即得，即得結(jié)果。如前所述鋰電池。結(jié)果。如前所述鋰電池。n(3)可充電電池電極反應(yīng)式的書寫可充電電池電極反應(yīng)式的書寫n在書寫可充電電池電極反應(yīng)式時，要在書寫可充電電池電極反應(yīng)式時，要明確電池和電極，放電為原電池，充明確電

7、池和電極，放電為原電池，充電為電解池。電為電解池。n原電池的負極與電解池的陽極均發(fā)原電池的負極與電解池的陽極均發(fā)生氧化反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價升高。生氧化反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價升高。n原電池的正極與電解池的陰極均發(fā)原電池的正極與電解池的陰極均發(fā)生還原反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價降低。生還原反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價降低。充電充電放電放電n 放電放電充電充電負極：負極：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正極：正極：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-n1.燃料電池的優(yōu)點燃料電池的優(yōu)點n(1)能量轉(zhuǎn)化率高能量轉(zhuǎn)化率高n燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率超過燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率超過，遠高于，遠高于普通燃燒過程普通燃燒過程

8、(能量轉(zhuǎn)換率僅能量轉(zhuǎn)換率僅多多)。n(2)污染小污染小n如氫氧燃料電池產(chǎn)物為水，不污染環(huán)境。燃如氫氧燃料電池產(chǎn)物為水，不污染環(huán)境。燃料電池發(fā)電站排放廢棄物料電池發(fā)電站排放廢棄物 ，運行時噪，運行時噪音音 ，稱為，稱為“ ”發(fā)電站。發(fā)電站。80%30%少少低低綠色綠色n2.常見的燃料電池常見的燃料電池 (1)氫氧燃料電池氫氧燃料電池電池電池負極反應(yīng)負極反應(yīng)正極反應(yīng)正極反應(yīng)總反應(yīng)式總反應(yīng)式氫氧燃料電池氫氧燃料電池(H2|H|O2)2H24e=4HO24e4H=2H2O2H2O2=2H2O氫氧燃料電池氫氧燃料電池(H2|Na2SO4|O2)2H24e=4HO24e2H2O=4OH2H2O2=2H2O

9、氫氧燃料電池氫氧燃料電池(H2|OH|O2)2H24e4OH=4H2OO24e2H2O=4OH2H2O2=2H2On(2)烴類燃料電池烴類燃料電池nCH4燃料電池燃料電池 用導線相連的兩個鉑電極插入用導線相連的兩個鉑電極插入KOH溶液溶液中，然后向兩極分別通入中，然后向兩極分別通入CH4和和O2，該電池的，該電池的反應(yīng)式為：反應(yīng)式為： 負極：負極：CH410OH8e= CO327H2O 正極：正極：2O24H2O8e= 8OHn總反應(yīng)式：總反應(yīng)式： CH42O22OH= CO323H2On(3)醇類燃料電池醇類燃料電池n用導線相連的兩個鉑電極插入用導線相連的兩個鉑電極插入KOH溶液中，溶液中，

10、然后向兩極分別通入然后向兩極分別通入CH3OH(或乙醇或乙醇)和和O2，則發(fā)生了原電池反應(yīng)。則發(fā)生了原電池反應(yīng)。n甲醇電池的反應(yīng)式為：甲醇電池的反應(yīng)式為：n負極：負極：n正極：正極：n總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：2CH3OH12e16OH=2CO3212H2O3O26H2O12e- =12OH 2CH3OH3O24OH=2CO32-6H2On(4)熔融鹽燃料電池熔融鹽燃料電池n熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，因而受熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，因而受到重視?？捎玫街匾暋？捎肔i2CO3和和Na2CO3的熔融鹽混合的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，物作電解質(zhì)，CO為負極燃氣，空氣與為負極燃氣，空氣與CO2的

11、的混合氣為正極助燃氣，制得在混合氣為正極助燃氣，制得在650 下工作的下工作的燃料電池，該原電池的反應(yīng)式為：燃料電池，該原電池的反應(yīng)式為：n負極：負極：2CO2CO324e= 4CO2n正極：正極：O22CO24e= 2CO32n總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：2COO2= 2CO2 工作時，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，工作時，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進行反應(yīng)，生成物不斷地被排除。在電極上不斷地進行反應(yīng)，生成物不斷地被排除。歸納小結(jié)歸納小結(jié)n判斷下列有關(guān)電池的說法是否正確，正確的在判斷下列有關(guān)電池的說法是否正確，正確的在括號內(nèi)打括號內(nèi)打“”，錯誤的打，錯誤的打“”。n(1)二次電池的

12、性能一定比一次電池優(yōu)良。二次電池的性能一定比一次電池優(yōu)良。()n(2)二次電池放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲二次電池放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生，因此廢棄的二次電池對環(huán)境不會造成得再生，因此廢棄的二次電池對環(huán)境不會造成污染。污染。()n(3)手機上使用的電池應(yīng)該是二次電池，而錄手機上使用的電池應(yīng)該是二次電池，而錄音機上只能用一次電池。音機上只能用一次電池。()n(4)普通鋅錳電池以及蓄電池都是一次電池。普通鋅錳電池以及蓄電池都是一次電池。() n(5)鋅錳電池的正極是鋅。鋅錳電池的正極是鋅。()n(6)燃料電池發(fā)電站能量轉(zhuǎn)換率高且廢棄物少，燃料電池發(fā)電站能量轉(zhuǎn)換率高且廢棄物少，噪音小，又被

13、稱為噪音小，又被稱為“綠色綠色”發(fā)電廠。發(fā)電廠。()n(7)廢電池已經(jīng)沒有利用價值，應(yīng)該立即將其廢電池已經(jīng)沒有利用價值，應(yīng)該立即將其丟棄。丟棄。( )n(1)根據(jù)裝置書寫電極反應(yīng)式根據(jù)裝置書寫電極反應(yīng)式n先分析題目給定的圖示裝置，確定原電池正先分析題目給定的圖示裝置，確定原電池正負極上反應(yīng)的物質(zhì)。負極上反應(yīng)的物質(zhì)。n電極反應(yīng)式的書寫電極反應(yīng)式的書寫na負極：活潑金屬或負極：活潑金屬或H2失去電子生成陽離子；失去電子生成陽離子；若電解質(zhì)溶液中的陰離子與生成的陽離子不共若電解質(zhì)溶液中的陰離子與生成的陽離子不共存，則該陰離子應(yīng)寫入負極反應(yīng)式。如鉛蓄電存，則該陰離子應(yīng)寫入負極反應(yīng)式。如鉛蓄電池，負極：

14、池，負極：PbSO422e=PbSO4?；瘜W電源電極反應(yīng)式的書寫化學電源電極反應(yīng)式的書寫nb正極：陽離子得到電子生成單質(zhì)或正極：陽離子得到電子生成單質(zhì)或O2得到得到電子，若反應(yīng)物是電子，若反應(yīng)物是O2，則有以下規(guī)律：，則有以下規(guī)律：n電解質(zhì)是堿性或中性：電解質(zhì)是堿性或中性：O22H2O4e=4OHn電解質(zhì)是酸性：電解質(zhì)是酸性：O24H4e=2H2On在在轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同的前提下將正負電極反應(yīng)的前提下將正負電極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式。式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式。 (2)給出電池總反應(yīng)，寫電極反應(yīng)式給出電池總反應(yīng)，寫電極反應(yīng)式 如果題目給定的是總反應(yīng)式，可分析此反應(yīng)

15、如果題目給定的是總反應(yīng)式，可分析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)(即分析有關(guān)元素的即分析有關(guān)元素的化合價變化情況化合價變化情況)，再選擇一個，再選擇一個簡單變化情況簡單變化情況寫出電極反應(yīng)式寫出電極反應(yīng)式，另一極的電極反應(yīng)式可直接，另一極的電極反應(yīng)式可直接寫或在寫或在轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同的前提下用的前提下用總反應(yīng)式減總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式去已寫出的電極反應(yīng)式，即得結(jié)果。如前所述，即得結(jié)果。如前所述鋰電池。鋰電池。n根據(jù)總反應(yīng)方程式分析有關(guān)元素化合價的根據(jù)總反應(yīng)方程式分析有關(guān)元素化合價的變化情況，確定變化情況，確定2 mol H2失掉失掉4 mol電子，初電子，

16、初步確定負極反應(yīng)為：步確定負極反應(yīng)為：2H24e=4H。n根據(jù)電解質(zhì)溶液為堿性，與根據(jù)電解質(zhì)溶液為堿性，與H不能共存，不能共存，反應(yīng)生成水，推出反應(yīng)生成水，推出OH應(yīng)寫入負極反應(yīng)式為：應(yīng)寫入負極反應(yīng)式為：2H24OH4e=4H2O。n用總反應(yīng)式用總反應(yīng)式2H2O2=2H2O減去負極反減去負極反應(yīng)式得正極反應(yīng)式為：應(yīng)式得正極反應(yīng)式為：2H2OO24e=4OH。n(3)可充電電池電極反應(yīng)式的書寫可充電電池電極反應(yīng)式的書寫 在書寫可充電電池電極反應(yīng)式時，要明在書寫可充電電池電極反應(yīng)式時，要明確電池和電極，放電為原電池，充電為電解池。確電池和電極，放電為原電池，充電為電解池。n原電池的負極與電解池的陽

17、極均發(fā)生氧化反原電池的負極與電解池的陽極均發(fā)生氧化反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價升高。應(yīng)，對應(yīng)元素化合價升高。n原電池的正極與電解池的陰極均發(fā)生還原反原電池的正極與電解池的陰極均發(fā)生還原反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價降低。應(yīng)，對應(yīng)元素化合價降低。練習 B例例 氫氧燃料電池電極反應(yīng)式的書寫：氫氧燃料電池電極反應(yīng)式的書寫： （1 1）稀硫酸電解液）稀硫酸電解液 （2 2）氫氧化鈉溶液電解液）氫氧化鈉溶液電解液n根據(jù)總反應(yīng)方程式分析有關(guān)元素化根據(jù)總反應(yīng)方程式分析有關(guān)元素化合價的變化情況，確定合價的變化情況，確定1 mol O2得到得到4 mol電子，確定負極反應(yīng)為：電子，確定負極反應(yīng)為： O2 4e =4H。n根據(jù)電解質(zhì)溶液為酸性，與根據(jù)電解質(zhì)溶液為酸性，與H不不能共存，反應(yīng)生成水，推出能共存，反應(yīng)生成水，推出OH應(yīng)應(yīng)寫入負極反應(yīng)式為：寫入負極反應(yīng)式為： 2H24OH4e= 4H2O。n用總反應(yīng)式用總反應(yīng)式2H2O2= 2H2O減去負減去負極反應(yīng)式得正極反應(yīng)式為：極反應(yīng)式得正極反應(yīng)式為：