课件6：4.2 化学电源

练一练3：氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方 便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些 碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换 成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：
ab CH4+10OH- - 8e-==CO32- +7H2O ，来自此时电池内总的反应式 ：
CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O 。H2O
2PbSO4(s)+2H2O(l)==Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
铅蓄电池的充放电过程： 放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 充电 2PbSO4(s)+2H2O(l)
练一练1：碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得 到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电 流 总 反 应 式 为 ： Zns ＋ 2MnO2s ＋ H2Ol ＝ ZnOH2s ＋ Mn2O3s下列说法错误的是（ C ） A 电池工作时，锌失去电子
2.锌银电池（纽扣电池）
钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳和
负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端
填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性 材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极
活性材料，电解质溶液为浓KOH溶液， 已知电池内Zn的氧化产物为ZnO
负极：Zn +2OH－ _2e- ==Zn(OH)2 正极：Ag2O + H2O+ 2e- ==2Ag+2OH－ 总反应：Zn+Ag2O+H2O==Zn(OH)2+2Ag 优点：电压高、稳定，低污染。
3.锂电池
锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2==6LiCl+Li2SO3+2S
负极： 8Li-8e- ==8Li+
；
正极： 3SOCl2+8e- ==6Cl-+SO32-+2S
。
用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳定电压、工 作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。
Zn+Ag2O+H2O==Zn(OH)2+2Ag
4. 银锌电池（钮扣式电池）的两个电极分别是由氧化银 与少量石墨组成的活性材料和锌汞合金构成，电解质为 氢氧化钾溶液，电极反应为 Zn＋2OH－－2e- ==ZnO＋ H2O；Ag2O＋H2O＋2e- == 2Ag＋2OH－ ；总反应为： Ag2O＋Zn==2Ag＋ZnO，下列判断正确的是（ BC ）
1）正负极材料 正极：PbO2 负极：Pb 电解质：H2SO4溶液 2）工作机制 铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和
充电两个过程。
①放电过程
负极：Pb(s) + SO42- (aq)-2e- ==PbSO4 (s) 氧化反应
正极：
PbO2(s) + 4H+(aq)+SO42- (aq)+2e- ==2PbSO4 (s) +2H2O(l)
2. 燃料电池与前几种电池的差别：
①氧化剂与还原剂在工作时不断补充； ②反应产物不断排出； ③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利 于节约能源。 缺点：体积较大、附属设备较多 优点：能量转换率高、清洁、对环境好 其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……
书写电极反应式应注意以下几点：
第二节 化学电源
学习目标 1. 知道化学电源的分类方法。 2. 熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理。 3. 了解化学电源广泛的应用及废旧电池对换将 的危害，设想其处理方法。
新课引入
在我们的日常生活中经常会使用到化学电池，你 知道哪些化学电池呢？它们有哪些优缺点？应该 如何选择电池？如何判断电池的优劣？
小结
1. 一次电池
——锌锰干电池
化
学 电
2. 二次电池
源
——铅蓄电池
3. 燃料电池 ——氢氧燃料电池
掌握每一类典型 电池的正负极、 电极反应；了解 每一类电池的优 缺点；对其它电 池有初步的认识
课堂练习 1.银锌电池广泛用作电子仪器的电源，它的充电和 放电过程可以表示为：
在此电池放电时，负极上发生反应的物质是 （ D ）
电极反应是指还原剂（或氧化剂）失（或得）电子后生成 在溶液中稳定存在微粒的过程。
负极发生氧化反应：还原剂-ne- ==氧化产物 正极发生还原反应：氧化剂+ne- ==还原产物 1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规 则（如“拆”、“平”）；
2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反 应减去一极反应即得到另一极反应；
二. 二次电池
【二次电池】既可充电又可放电。如：铅蓄电 池、手机锂电池等。
铅蓄电池
正极材料上涂有棕褐色 的PbO2，负极材料是 海绵状的金属铅，两极 浸在H2SO4溶液中。写 出电极反应式。
铅蓄电池的电压正常情况下保持20 V，当电压下降到185 V时，即停止放电， 而需要将蓄电池进行充电 .目前汽车上使 用的电池，有很多是铅蓄电池。由于它的 电压稳定，使用方便、安全、可靠，价格 低廉。缺点是比能量低，笨重。
练一练2：航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高 能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和
碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为
2H2+O2==2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极 反应可表示为2H2-4e- ==4H+ ，则其正极反应式为 _O_2_+_4_e_-_+_4_H_+_=_=_2_H2O _。碱式电池的电解质是碱， 其正极反应式为O2+2H2O+4e- ==4OH-，则其负极 反应可表示为 2H2-4e-+4OH-==4H2O 。
B 电池正极电极反应式为：
2MnO2s＋H2Ol＋2e＝Mn2O3s＋2OHaq C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D 外电路中每通过02 mol电子，锌的质量理论上减小65 g
三. 燃料电池
随着社会的进步，科技的发展， 燃料电池由于其“绿色”，越来 越受到人们的关注。
燃料电池是一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接 转换成电能的化学电池。电池的电极本身不包含活 性物质，只是一个催化转化元件。工作时，燃料和 氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反 应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地 提供电能。清洁、能量转换率高的特点。
负极： Zn + 2OH- -2e- ==Zn(OH)2 氧化反应 正极：2MnO2 + 2H2O+2e-==2MnOOH+2OH- 还原反应
氢氧化氧锰 总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O ==2MnOOH＋Zn(OH)2
优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电
缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵
固体燃料电池 介质
电池反应： 2H2 +O2== 2H2O
负 极
2H2 - 4e- +2O2－== 2H2O
正 极
O2 + 4e- == 2O2－
负 极
2H2 - 4e- == 4H+
正 极
O2 + 4H+ + 4e- == 2H2O
1. 燃料电池的规律：
①燃料做负极，助燃剂氧气为正极 ②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。
3.银锌蓄电池是一种高能电池，它的两极材料分别 为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，放电时 它的正、负两极的电极反应式如下：Zn+2OH--2e==Zn(OH)2 Ag2O+H2O+2e-==2Ag+2OH下列判断正确的是 （ AD ） A．锌为负极，氧化银为正极 B．锌为正极，氧化银为负极 C．原电池工作时，负极区溶液pH增大 D．原电池反应的化学方程式为：
A. 锌为正极，Ag2O为负极 B. 锌为负极，Ag2O为正极 C. 原电池工作时，负极区pH减小 D. 原电池工作时，负极区pH增大
本节内容结束
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电池的分类 一次电池
干电池
化学电池
二次电池
充电电池、蓄电池
燃料电池
氢氧燃料电池
一. 一次电池
【一次电池】如：普通锌锰干电池、碱性锌锰 干电池、锌银电池（钮扣电池）等。
碱 性
锌粉和KOH混合物
锌 锰
MnO2
电
金属外壳
池
负极－锌；正极－MnO2; 电解质－ KOH
1.碱性锌锰电池 1)正负极材料 正极：MnO2 负极：Zn 电解质：KOH 2)工作机制
放电过程总反应：
还原反应
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)==2PbSO4(s)+2H2O(l)
铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
②充电过程
接电源负极
阴极：PbSO4 (s) +2e- ==Pb(s) + SO42- (aq)
还原反应
阳极：接电源正极
氧化反应
2PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- == PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) 充电过程总反应：
氢氧燃料电池，烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……
介 电池反应：2H2 +O2 == 2H2O 质
酸 负极 性
正极
中 负极 性
正极
碱 负极 性 正极
2H2 - 4e- == 4H+ O2 + 4H+ + 4e-== 2H2O 2H2 - 4e- == 4H+ O2 + 2H2O + 4e-== 4OH2H2 +4OH-- 4e- == 4H2O O2 + 2H2O + 4e-== 4OH-
A．Ag C．Ag2O
B．Zn(OH)2 D．Zn
2.航天技术上使用一种氢氧燃料电池，它具 有高能轻便不污染等优点．该电池总的化学 方程式为：2H2+O2==2H2O； 其负极变化过程可表示为_2_H__2_－_＿4e-＿==＿4H＿+＿；
其正极变化过程可表示为 O__2_＋__4_H＿＋＋＿4＿e-＿==＿2H＿2＿O 。
CH4
O2
KOH溶液
四.电池的污染和回收 1.电池中含有大量的重金属、酸、碱等物质。
2.一粒小小的钮扣电池可污染600立方米水，相 当于一个人一生的饮水量；一节一号电池烂在 地里，能使一平方米的土地失去利用价值，并 造成永久性公害。
3.电池的回收
废旧电池中的有色金属是宝贵的自然资源， 如果能回收再利用这些废旧电池，不仅可以减少 对我们生存环境的破坏，而且也是对资源的节约。
3．O2-在溶液不能独立存在，在酸性溶液中结合H+生成H2O， 在碱性溶液中结合水生成OH-；
4．酸性溶液中缺氧来自水生成H+，碱性溶液缺氧来自OH生成水；
5．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物， 与溶液的酸碱性有关（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形 式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）。