課題化學(xué)電源

課題化學(xué)電源第一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五1、實用電池的特點①能產(chǎn)生穩(wěn)定而且具有較高電壓的電流。②安全、耐用且便于攜帶。③能適用于特殊用途。。④便于回收處理，不污染環(huán)境或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生的影響較小。第二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五2、確定原電池電極名稱的方法：

方法一：根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。

（1）對于金屬—金屬電極，相對于電解質(zhì)溶液來講，活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬是正極。

第三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五（2）對于金屬—非金屬電極，金屬是負(fù)極，非金屬是正極

（3）對于金屬—化合物電極，金屬是負(fù)極，化合物是正極

第四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五方法二：根據(jù)電極反應(yīng)的本身來確定。

失電子的反應(yīng)氧化反應(yīng)負(fù)極；得電子的反應(yīng)還原反應(yīng)

正極。第五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五3、原電池的正負(fù)極和電子流向如何判斷？負(fù)極（–）：電子電流是不活潑金屬或非金屬，正極（+）：是活潑金屬，本身失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。進電子，本身不反應(yīng)，得電子發(fā)生還原反應(yīng)。是溶液中的陽離子第六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五3、化學(xué)電源分類：一次電池和二次電池第七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五普通鋅錳電池堿性電池

鎳鎘電池小型高性能燃料電池

鋰離子電池鎳氫電池

第八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五5、常見電池介紹：第九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五1、鋅錳電池：（普通家用電池）第十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五（1）鋅錳電池：是用鋅制筒形外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極，在石墨周圍填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作電解質(zhì)，還填有MnO2黑色粉末，吸收正極放出的氫氣，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。電極反應(yīng)為：負(fù)極（鋅筒）：Zn—2e—==Zn2+正極（石墨）：2NH4++2e—=2NH3↑+2H2↑H2+2MnO2=2MnO（OH）第十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五淀粉糊的作用是提高陰、陽離子在兩極的遷移速率。電池的總反應(yīng)式為：Zn+2MnO2+2NH4Cl=

Zn（NH3）2Cl2+ZnCl2+2MnO（OH）干電池電動勢通常為1.5V，不能充電再生。

第十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五（2）銀鋅原電池（紐扣式電池）：是用不銹鋼制成的一個由正極殼和負(fù)極蓋組成的小圓盒，形似紐扣，故稱紐扣電池。盒內(nèi)一端填充氧化銀和石墨組成的正極活性材料，另一端填充鋅汞合金組成的負(fù)極活性材料。電極反應(yīng)如下：鋅：Zn+2OH——2e—=Zn（OH）2

氧化銀：Ag2O+H2O+2e—=2Ag+2OH—第十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五鋅是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；氧化銀是正極，發(fā)生還原反應(yīng)。總反應(yīng)為：Zn+Ag2O+H2OZn（OH）2+2Ag電池電動勢通常為1.59V，使用壽命較長。放電充電第十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五（3）鉛蓄電池：是用硬橡膠或透明塑料制成的長方形外殼，在正極板上有一層棕褐色的PbO2，負(fù)極板是海綿狀的金屬鉛，兩極浸在H2SO4溶液中，且兩極間用微孔橡膠或微孔塑料隔開。鉛蓄電池既可放電也可充電。放電時起到原電池的作用，電極反應(yīng)式為：負(fù)極（Pb）：Pb+SO42—-2e—=PbSO4正極（PbO2）：PbO2+SO42—+4H++2e—=PbSO4+2H2O第十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O當(dāng)放電進行到硫酸的濃度降低，溶液的密度達(dá)到1.18g?cm—3時應(yīng)停止使用，需充電。放電充電第十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五（4）鎳氫電池的充放電特性：鎳氫電池由鎳氫化合物正電極、儲氫合金負(fù)電極以及堿性電解液(比如30%的氫氧化鉀溶液)組成，充、放電時的電化學(xué)反應(yīng)式如下：電池正極：NiO（OH）+e-→NiO+OH-電池負(fù)極：MH+OH--e-→M+H2O第十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五電池總反應(yīng)：MH+NiO(OH)NiO+M+H2O在以上各方程中，(正方向)正向化學(xué)反應(yīng)方向為蓄電池放電時的化學(xué)反應(yīng)方向，(反方向)反向化學(xué)反應(yīng)方向為蓄電池充電時的化學(xué)反應(yīng)方向。放電充電第十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五（5）氫氧燃料電池，它是一種高效低污染的新型電池，主要用于航天領(lǐng)域。它的電極材料一般為活化電極，碳電極上嵌有微細(xì)分散的鉑等金屬作催化劑，如鉑電極、活性炭電極等，具有很強的催化活性。電解質(zhì)溶液一般為40%的KOH溶液。第十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五電極反應(yīng)式為(堿性)：負(fù)極2H2＋4OH－4e＝4H2O正極

Ｏ2＋2H2O＋4e＝4OH電池總反應(yīng)式為：2H2＋Ｏ2＝2H2O第二十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五電極反應(yīng)式為(酸性)：負(fù)極

2H2-4e-

=4H+正極

O2+4H+

+4e-=2H2O

電池總反應(yīng)式為：2H2＋Ｏ2＝2H2O第二十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五講解P42活動與探究：第二十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五（6）甲烷燃料電池是用金屬鉑片插入KOH溶液作電極，又在兩極上分別通甲烷燃料和氧氣氧化劑。電極反應(yīng)式為：負(fù)極：CH4＋10OH－－8e

＝CO32-

＋7H2O；正極：4H2O＋2O2＋8e

＝8OH。電池總反應(yīng)式為：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O第二十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五甲醇—空氣—燃料電池

是最近摩托羅拉公司發(fā)明的一種由甲醇和氧氣以及強堿作為電解質(zhì)溶液的新型手機電池，電量是現(xiàn)有鎳氫電池或鋰電池的10倍。其電極反應(yīng)式為：

負(fù)極：2CH3OH

+

16OH-

-12e-==2CO32-+12H2O

正極：3O2

+

6H2O

+12e-

==

12OH-

總反應(yīng)式為：2CH3OH+

3O2

+4OH-==2CO32-+

6H2O第二十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五第二十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五（1）、電極材料及原料7、鋰電池摩托羅拉6188/6288原裝鋰電池索尼數(shù)碼相機鋰電池（2）、電解質(zhì)溶液金屬鋰作負(fù)極，石墨作正極。無機溶劑亞硫酰氯SOCl2在碳極上發(fā)生還原反應(yīng)。電解液是由四氯鋁化鋰LiAlCl4溶解于亞硫酰氯中組成。第二十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五（3）電池的總反應(yīng)式為：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其它金屬作負(fù)極相比較，能在較小的體積和質(zhì)量下能放出較多的電能，放電時電壓十分穩(wěn)定，貯存時間長，使用壽命大大延長。鋰電池是一種高能電池，它具有質(zhì)量輕、電壓高、工作效率高和貯存壽命長的優(yōu)點，已用于電腦、照相機、手表、心臟起博器上工作。

第二十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五8、海水電池：1991年，我國首創(chuàng)以鋁─空氣─海水電池為能源的新型電池，用作海水標(biāo)志燈已研制成功。

該電池以取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中數(shù)分鐘，就會發(fā)出耀眼的白光。負(fù)極材料是鋁，正極材料可以用石墨。第二十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五電極反應(yīng)式為：負(fù)極反應(yīng)：Al－3e＝Al3+，

正極反應(yīng)：2H2O＋O2＋4e＝4OH。電池總反應(yīng)式為：4Al＋3O2＋6H2O＝4AlOH3這種海水電池其能量比干電池高20─50倍。第二十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五9、堿性鎳—鎘電池

該電池以Cd和NiO(OH)

作電極材料，NaOH作電解質(zhì)溶液。其電極反應(yīng)式為：

負(fù)極：Cd+2OH--2e-

=Cd(OH)2

正極：2NiO(OH)+2H2O

+2e-=2Ni(OH)2+2OH-

總反應(yīng)式為：Cd+2NiO(OH)+2H2O==

Cd(OH)2+2Ni(OH)2

第三十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五10、熔融鹽燃料電池

該電池用Li2CO3和的Na2CO3熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣為陰極助燃?xì)猓频迷?500C下工作的燃料電池。熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視。其電極反應(yīng)式為：

負(fù)極：2CO+2CO32--4e-==4CO2

正極：O2

+

2CO2+4e-

==2CO32-

總反應(yīng)式為：2CO

+O2

==2CO2

第三十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五練習(xí)：甲醇燃料電池可用于筆記本電腦等，它一極通入氧氣，另一極通入甲醇；電解質(zhì)能傳導(dǎo)H+。電池工作時，

2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O,下列說法正確的是(

)

A.通甲醇一極為正極。

B.正極電極反應(yīng)式3O2+12H+

+12e-=

6H2O

C.電池工作時電子從甲醇一極流向氧氣一極。

D.當(dāng)轉(zhuǎn)移24mole-時，消耗的甲醇2mol第三十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五

隨著人們生活質(zhì)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．回收其中石墨電極練習(xí)與鞏固答案為B第三十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五

熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣體為陰極助燃?xì)?，制得?50℃下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：陽極反應(yīng)式：2CO+2CO32-→4CO2+4e-陰極反應(yīng)式：________________________總電池反應(yīng)式：______________________練習(xí)與鞏固2CO+O2→2CO2O2+2CO2+4e-→2CO32-

第三十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五

1、氫氧燃料電池以H2為還原劑，O2為氧化劑，電極為多孔鎳，電解液為30%的KOH溶液，下列有關(guān)敘述正確的是（

）①負(fù)極反應(yīng)為4OH-－4ｅ-=O2＋2H2O②負(fù)極反應(yīng)為H2＋2OH-－2ｅ-=2H2O③工作時正極區(qū)pH升高，負(fù)極區(qū)pH降低④工作時溶液中陰離子移向正極A、③④B、②③C、②④D、①④

拓展練習(xí)：第三十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五2、可以將反應(yīng)Zn+Br2=ZnBr2設(shè)計成蓄電池，下列4個電極反應(yīng)①Br2+2e-=2Br-

②2Br-—2e-=Br2③Zn-2e-=Zn2+