高三化學(xué)選修反應(yīng)原理化學(xué)電源

高三化學(xué)選修反應(yīng)原理化學(xué)電源負(fù)極：Al+4OH－—3e-=AlO2－

+2H2O正極：2H2O+2e-=H2+2OH－

總：2Al+2OH－

+2H2O=2AlO2－

+3H2

稀硫酸負(fù)極：Mg—2e-=Mg2++2H2O正極：2H++2e-

=H2↑總：Mg+2H+=Mg2++H2

↑第2頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天負(fù)極：Cu—2e-=Cu

2+正極：2H+

+NO3－

+e-=NO2+H2O總：Cu+4H+

+2NO3－=2NO2+Cu

2++2H2O稀H2SO4負(fù)極：Al—3e-=Al3++2H2O正極：2H++2e-=H2↑總：2Al+6H+=2Al3++3H2↑第3頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天下列關(guān)于下圖所示原電池的說(shuō)法正確的是A鋁片為正極B正極上有H2產(chǎn)生CAl是電池的負(fù)極，開(kāi)始工作時(shí)溶液中會(huì)立即有白色沉淀析出D當(dāng)轉(zhuǎn)移0.04mole-

時(shí)，產(chǎn)生0.01molO2

CuB第4頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天第二單元第二課時(shí)化學(xué)電源空氣電池鋰電池第5頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天銀鋅電池鋅汞電池第6頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.銀鋅電池

一般用不銹鋼制成小圓盒形，圓盒由正極殼和負(fù)極殼組成，形似鈕扣（俗稱鈕扣電池）。盒內(nèi)正極殼一端填充由氧化銀和石墨組成的正極活性材料，負(fù)極蓋一端填充鋅汞合金組成的負(fù)極活性材料，電解質(zhì)溶液為KOH濃溶液。第7頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天電極反應(yīng)式如下：

負(fù)極：Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O

正極：Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-

電池的總反應(yīng)式為：Ag2O+Zn======2Ag+ZnO

電池的電壓一般為1.59V，使用壽命較長(zhǎng)。第8頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天干電池

上圖是鋅－錳干電池第9頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.干電池---普通鋅錳電池

干電池用鋅制筒形外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋上有銅帽的石墨棒作正極，在石墨棒的周圍由內(nèi)向外依次是A：二氧化錳粉末（黑色）------用于吸收在正極上生成的氫氣（以防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象）；B：用飽和了氯化銨和氯化鋅的淀粉糊作為電解質(zhì)溶液。第10頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天電極反應(yīng)式為：

負(fù)極（鋅筒）：Zn–2e-===Zn2+

正極（石墨）：2NH4++2e-===2NH3+H2

H2+2MnO2===Mn2O3+H2O

總反應(yīng)：

Zn+2NH4++2MnO2===Zn2++2NH3+Mn2O3+H2O

干電池的電壓大約為1.5V，不能充電再生。

第11頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天

隨著用電器朝著小型化、多功能化發(fā)展的要求，對(duì)電池的發(fā)展也提出了小型化、多功能化發(fā)展的要求。第12頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天體積小、性能好的堿性鋅－錳電池應(yīng)運(yùn)而生。這類電池的重要特征是電解液由原來(lái)的中性變?yōu)殡x子導(dǎo)電性更好的堿性，負(fù)極也由鋅片改為鋅粉，反應(yīng)面積成倍增長(zhǎng)，使放電電流大幅度提高。第13頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天新型燃料電池

燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時(shí)，不斷從外界輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池第14頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.氫氧燃料電池

這是一種高效、低污染的新型電池，主要用于航天領(lǐng)域。其電極材料一般為活化電極，具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極、活性碳電極等。電解質(zhì)溶液一般為40%的KOH溶液。

電極反應(yīng)式如下：

負(fù)極：2H2+4OH--4e-===4H2O

正極：O2+2H2O+4e-===4OH-

總反應(yīng)式：2H2+O2===2H2O第15頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天使用氫氧燃料電池動(dòng)力的法國(guó)產(chǎn)標(biāo)致TAXI

第16頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天例1：航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時(shí)的總反應(yīng)都可以表示為2H2+O2=2H2O，酸式電池中電解質(zhì)是酸，其負(fù)極反應(yīng)可表示為，

則其正極反應(yīng)式為_(kāi)_____________

_。堿式電池的電解質(zhì)是堿，其正極反應(yīng)式為

，則其負(fù)極反應(yīng)可表示為_(kāi)___________

________。O2+4e-+4H+=2H2O

2H2-4e-+4OH-=4H2O

2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-第17頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天例2：氫氣是燃料電池最簡(jiǎn)單的燃料，雖然使用方便，卻受到價(jià)格和來(lái)源的限制。常用的燃料往往是某些碳?xì)浠衔?，如：甲烷、汽油等。?qǐng)寫出將圖中氫氣換成甲烷時(shí)所構(gòu)成的甲烷燃料電池中a極的電極反應(yīng)式：

，此時(shí)電池內(nèi)總的反應(yīng)式：

。KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O第18頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天鉛蓄電池第19頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天第20頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.鉛蓄電池

鉛蓄電池可放電也可以充電，一般用硬橡膠或透明塑料制成長(zhǎng)方形外殼（防止酸液的泄漏）；設(shè)有多層電極板，其中正極板上有一層棕褐色的二氧化鉛，負(fù)極是海綿狀的金屬鉛，正負(fù)電極之間用微孔橡膠或微孔塑料板隔開(kāi)（以防止電極之間發(fā)生短路）；兩極均浸入到硫酸溶液中。第21頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天放電時(shí)為原電池，其電極反應(yīng)如下：

負(fù)極：Pb+SO42--2e-===PbSO4

正極：PbO2+4H++SO42-+2e-===PbSO4+2H2O

總反應(yīng)式為：Pb+PbO2+2H2SO4======2PbSO4+2H2O

當(dāng)放電進(jìn)行時(shí)，硫酸溶液的的濃度將不斷降低，當(dāng)溶液的密度降到1.18g/ml時(shí)應(yīng)停止使用進(jìn)行充電，充電時(shí)為電解池，

第22頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.堿性蓄電池

這類電池一般壽命比鉛酸蓄電池長(zhǎng)很多，且拾攜帶很方便。

Ni-Cd電池：Cd+2NiO(OH)+2H2O======2Ni(OH)2+Cd(OH)2

Ni-Fe電池：Fe+2NiO(OH)+2H2O======2Ni(OH)2+Fe(OH)2

第23頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天（堿性可充電電池及簡(jiǎn)易充電座）

第24頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天鋰電池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)量的其他金屬作負(fù)極相比較，使用壽命大大延長(zhǎng)。

使用鋰電源的手機(jī)與手提電腦

第25頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.微型鋰電池

常用于心臟起搏器、手機(jī)的一種微型電池，一般用金屬鋰作負(fù)極，石墨作正極，電解質(zhì)溶液為溶有四氯化鋁鋰（LiAlCl4

）的亞硫酸氯（SOCl2

）。電池的總反應(yīng)式如下：

8Li+3SOCl2======6LiCl+Li2SO3+2S

這種電池的容量大，電壓穩(wěn)定，能在-56.70C---+71.10C的大范圍溫差內(nèi)正常工作第26頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天日本產(chǎn)海水電池

以海水電池為能源的航海標(biāo)志燈第27頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天7.海水電池

1991年，我國(guó)科學(xué)家首創(chuàng)以鋁---空氣---海水為材料組成的新型電池，用作航海標(biāo)志燈。該電池以取之不盡的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。第28頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天其電極反應(yīng)式如下：

負(fù)極：4Al–12e-===4Al3+

正極：3O2+6H2O+12e-===12OH-

總反應(yīng)式為：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3

這種電池的能量比普通干電池高20---50倍！第29頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天8.熔融鹽燃料電池

這是一種具有極高發(fā)電效率的大功率化學(xué)電池，在加拿大等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家己接近民用工業(yè)化水平。按其所用燃料或熔融鹽的不同，有多個(gè)不同的品種，如天然氣、CO、---熔融碳酸鹽型、熔融磷酸鹽型等等，一般要在一定的高溫下（確保鹽處于熔化狀態(tài)）才能工作。

第30頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天下面以CO---Li2CO3

+Na2CO3---空氣與CO2型電池為例加以說(shuō)明：

總反應(yīng)式為：2CO+O2===2CO2

該電池的工作溫度一般為6500C

負(fù)極反應(yīng)式：2CO+2CO32--4e-===4CO2

正極反應(yīng)式：O2+2CO2+4e-===2CO32-

第31頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天例3.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的熔融鹽混合物用電解質(zhì),CO為陽(yáng)極燃?xì)?空氣與CO2的混合氣為陰極助燃?xì)?制得在6500℃下工作的燃料電池,完成有關(guān)的電池反應(yīng)式:

負(fù)極反應(yīng)式：

正極反應(yīng)式:O2+2CO2+4e=2CO32-

總電池反式：2CO+2CO32--4e-=4CO22CO+O2=2CO2第32頁(yè),共34頁(yè)，2024年2月25日，星期天如圖是2004年批量生產(chǎn)的筆記本電腦所用的甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。甲醇在催化劑作用