课件7：4.2 化学电源

书写电极反应式应注意以下几点： 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；
3．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）；
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) 还原反应
放电过程总反应：
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
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。
(二)二次电池 铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池…… 铅蓄电池 1)正负极材料 正极：PbO2 负极：Pb 电解质：H2SO4溶液
2)工作机制 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
写出普通锌锰干电池的电极反应式和总反应方程式。 负极： Zn – 2e– ==Zn2+ 正极： 2MnO2+2e– +2NH4+==Mn2O3+H2O+2NH3↑ 总反应：2MnO2+Zn+2NH4+==Mn2O3+Zn2+ +2NH3↑
通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能 正常供电了？
第二节 及应用。 2.了解燃料电池的组成和工作原理。
化学电源 【学与问】在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道 电池的其他应用吗？
化学电池 将化学能转换成电能的装置
电池
太阳能电池 将太阳能转换成电能的装置
将放射性同位素自然衰变时产生的热 原子能电池
能通过热能转换器转变为电能的装置
负极： Al-3e – ==Al3+ 正极：Ag2S+2e – ==2Ag+S2电池总反应：2Al+3Ag2S+6H2O==6Ag+2Al(OH)3+3H2S↑
2．熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用 Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空 气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在65℃下工作的燃料电池， 完成有关的电池反应式：
2．银锌纽扣电池 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。 用途：手表、相机、心率调节器
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
锌筒变软，电池表面变得不平整 我们在使用干电池的过程中并 没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了 作用？ MnO2
碱性锌-锰干电池 电池反应: Zn+2MnO2+2H2O==2MnOOH+Zn(OH)2
【思考】该电池的正负极材料和电解质。 负极 ——Zn Zn + 2OH– – 2e– == Zn(OH)2
正极 ——MnO2 2MnO2+2H2O+2e– ==2MnOOH+2OH – 电解质： KOH
干电池 缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液。 改进后碱性锌锰电池的优点： 电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。 二氧化锰的用途 Zn+2MnO2+2H2O==2MnOOH+Zn(OH)2
4．1991年，我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型海水 标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠空气中氧 使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数分钟就发出耀 眼的闪光，其能量比干电池高20到50倍。运用所学的化学知识， 推测该新型电池两极上可能发生的电极反应。
负极 4Al-12e– ==4Al3+
课堂总结 1．仅有一个电极材料参与反应的原电池： 负极：M-xe － ==Mx+ 正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属 2．两个电极均参与反应的原电池（如蓄电池，纽扣电池） ①电极材料：金属为负极，金属化合物为正极。 ②电子得失均由两电极本身发生。 ③电极反应需考虑电解质溶液的参与。
3．电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）
铅蓄电池的充放电过程：
放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 充电 2PbSO4(s)+2H2O(l)
3)优缺点简析 缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境 优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉
➢其他二次电池 镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池……
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
若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应 负极——通入甲烷的一极 CH4－8e– +10OH– ==CO32-+7H2O 正极——通入氧气的一极 O2+4e– +2H2O==4OH– 总反应 CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O
负极反应式：2CO+2CO32-==4CO2+4e– 正极反应式：O2+4e – +2CO2==2CO32-
总反应式： 2CO+O2==2CO2
3．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到 了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总 反应为Li + MnO2==LiMnO2,下列说法正确的是（ B ） A． Li是正极，电极反应为Li － e– == Li+ B． Li是负极，电极反应为Li － e– == Li+ C． Li是负极，电极反应为MnO2 + e– == MnO2 – D． Li是负极，电极反应为Li －2e– == Li2+
(三)燃料电池
大有发展前景的燃料电池
燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行 电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。
燃料电池 优点：能量转化率高，可持续使用，对环境友好 用途：宇宙飞船，应用前景广阔 负极 : 2H2－4e– ==4H+ 正极 : O2+4H+＋4e– ==4H2O 总反应方程式 ：2H2＋O2==2H2O
②充电过程 阴极 ——接电源负极 PbSO4 (s) +2e- ==Pb(s) + SO42- (aq（) 还原反应）
阳极 ——接电源正极
2PbSO4 (s)+2H2O(l) – 2e- == PbO2(s) + 4H+(aq)+ SO42-(aq) （氧化反应）
充电过程总反应： 2PbSO4(s)+2H2O(l)==Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
正极 3O2+6H2O+12e– ==12OH–
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一、化学电池
(1)概念: (2)分类：
将化学能变成电能的装置 ①一次电池又称不可充电电池——如：干电池 ②二次电池又称充电电池——蓄电池 ③燃料电池
(3)优点： ①能量转换效率高，供能稳定可靠。 ②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组， 使用方便。
③易维护，可在各种环境下工作。
(4)电池优劣的判断标准: ①比能量 ［符号(A·h/kg)，(A·h/L)］
介质 酸性 中性 碱性
电池总反应： 2H2 +O2 == 2H2O
负极 正极 负极 正极 负极 正极
2H2 － 4e– == 4H+ O2 + 4H+ + 4e– == 2H2O 2H2 － 4e– == 4H+
O2 + 2H2O + 4e– == 4OH– 2H2 +4OH– － 4e– == 4H2O O2 + 2H2O+4e– == 4OH–
①两电极材料均为惰性电极。 ②负极－可燃性气体失电子，
正极－助燃性气体得电子。 ③电极反应考虑电解质溶液。
随堂练习
1．为了除去银器表面Ag2S，可采用如下方法：在一个铝制的容器中 放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使银器与铝接触良好。过一段 时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白 色絮状沉淀生成，请用电极反应式和离子方程式表示上述过程。
指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 ②比功率 [符号是W/kg，W/L)] ③电池的储存时间的长短
指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小
二、各类电池
锂 电各 池类
电 蓄池 电 池
干 电 池
纽 扣 电 池
(一) 一次电池 1．干电池(普通锌锰电池）
干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央 的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围 填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液， 还填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的 H2，防止产生极化现象。