人教化学选修4第四章 第二节化学电源

O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
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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
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氢氧燃料电池
航天技术上使用的一种电 池，它具有高能、轻便、 H2 不污染环境等优点。用Pt 做电极，KOH溶液做电 解液，因其反应与氢氧燃 烧相似，故称为氢氧燃烧 电池。请写出各电极的电 极反应。
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)]
指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小
③电池的储存时间的长短
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知识点2：各类电池
锂电池 叠层电池
干电池
各 类 电 池
纽扣电池 5
空气电池
小型高性能燃料电池
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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 液填，充还MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防止产生 极化现象。电极总的反应式为：
请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？
MnO2
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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
末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入 实用阶段。第一代燃料电池的 大致情况如下：
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氢氧燃料电池
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新型燃料电池
燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全 部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外 界输入，同时将电极反应产物不断排出电池
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燃料电池
（-）Ni（多孔） KOH（溶液） NiO2 (+） 优点：能量转化率高，可持续使
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①充电过程 接电源负极
阴极：PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42-
还原反应3;2H2O -2e- = PbO2(s) + H+ 氧化反应 + SO42-
充电过程总反应：
2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4
铅蓄电池的充放电过程：
放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 充电 2PbSO4(s)+2H2O(l)15
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
➢其它二次电池
镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂 离子蓄电池……
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电池的发展方向
• 光电池使用方便,特别是近年来 微小型半导体逆变器迅 速发展,促使其应用更加快捷.美,日,欧和发展中国家都 制定出庞大的 光伏技术发展计划,开发方向是大幅度提 高光电池转换效率和稳定性,降低成本,不断扩大产 业. 目前已有80多个
• 国家和地区形成 • 商业化,半商业化 • 生产能力, 市场开 • 拓从 空间转向地 • 面系统应用。
总反应—Z—n+2—Mn—O2—+ —2NH—4C—l =—Z—nCl—2+—Mn—2O—3+2—NH3+H2O
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？ __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，
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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．
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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） 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
1)概念: 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)分类: ②二次电池又称充电电池——蓄电池
③燃料电池
①能量转换效率高，供能稳定可靠。
3)优点:
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(W·h/kg)，(W·h/L)］
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用途广泛的电池
用于“神六”的太阳能电 池
笔记本电脑专用电池 手机专用电池
摄
池各
像
式
机
各
专
样
用
的
电
纽
池
扣
电
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绿色电池种种
迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、开发和已 投入 使用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池与镉镍电池有 相同的工作电压(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金储 氢材料作为 负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其 成为一 种绿色环保电池。 锂离子蓄电池系由碳作负极，嵌锂的金属 氧化物作 正极和有机电解质构成，其工作电压为36伏，因此 一个 锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。可充电 碱锰电池是在碱性锌锰原电池基础上发展起 来的，由于应用 了无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池 的电流放 电特性，而且能充电使用几十次至几百次。太阳能电池利用 P—N结的光电效应，把太阳光能直接转换成电 能，满足用户 需要。这种发电具有无需燃料、无污染、无 噪声、运行简单 可靠、减少维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源 的地域广泛采用。
第四章 电化学基础
第二节 化学电源
［ 道学电与池问的］其它在应日用常吗生？活和学习中，你碱 铅 电用性 蓄 池过锌 电 、哪锰 池 锂些电 、 离电池 镉 子、镍电池锌电池，银池等你电、。知池氢、镍
化学电池
将化学能转换成电能的装置
广泛应用于通讯、交通、文 化、办公及家用电子产品。 高科技、军事、生产行业也 有特殊应用。
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2、迷你型电池
HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S） Ag2O（S）+Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S）
优点：电压高、稳定，低污染。 用途：手表、相机、心率调节器
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3、锂电池
锂电池：（-）Li（S） LiI（晶片） I2(+） 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。
正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
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3、镉镍电池
负极材料：Cd；
正极材料：涂有NiO2，
电解质：KOH溶液。
反应式如下： 放电
NiO2+Cd+2H2O 充电 写出电极反应式。
Ni(OH)2+ Cd(OH)2
特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。19
镍—镉可充电电池可发生如下反应：
写出电极反应式。
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银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的 充电和放电过程可以表示为：
充电
2Ag+Zn(OH)2 放电 Ag2O+Zn+H2O 此电池放电时，负极上发生反应的物质是（D） A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
电极反应：
负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
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2、银锌蓄电池
1970-1975, 开发了先进的银锌、镍镉电池技术。 1975-1983, 为美国海军生产潜水艇用银锌电池。 1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。 1998-1992, 为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。
正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合 金，电解质溶液KOH。反应式为： 2Ag+Zn(OH)充放2 电电 Zn+Ag2O+H2O
Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O
请写出各电极的电极反应。
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练：写出锌锰干电池的电极反应和总化学反 应方程式。
负极————Zn—-2—e—-=Z—n—2+——————— 2NH4++2e-=2NH3+H2 ， H2 +2MnO2=Mn2O3+H2O
正极————————————————
充电
Cd(OH)2+2Ni(OH)2 放电 Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知，该电池的负极材料是（ A ）
A. Cd B. NiO(OH) C. Cd(OH)2 D. Ni(OH)2
电极反应：
负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-
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书写电极反应式应注意以下几点：