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第二节 化学电源
形形色色的电池
A
Cu Zn
H 2O
a极 b极
稀H2SO4
CH4
O2
KOH溶液
用途广泛的电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
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 像 机 专 用 电 池
各 式 各 样 的 纽 扣 电 池
1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？
下列说法错误的是 A 电池工作时，锌失去电子 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 答案：C
三、燃料电池
氢氧燃料电池，烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料 电池……
2PbSO4(s)+2H2O(l) 充电 Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
放电
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……
（ 2004 年江苏高考）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
总反应： Zn + 2MnO2 + 2H2O =2MnOOH＋Zn(OH)2
3、优缺点简析
缺点： 多数只能一次使用，Fra Baidu bibliotek能充电；价格较贵 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
其它一次电池
锌银电池、锂电池……
锌银电池（纽扣电池）
负极：Zn +2OH－ —2e- =ZnO+H2O
能量转换效率高、供能稳定可靠、使用方 便、易于维护、并可在各种环境下工作
2、判断电池的优劣标准主要是什么？
单位质量或单位体积所能输出电能的多少， 即比能量的大小；输出功率的大小即比功率 的大小以及电池的存储时间的长短
3、目前化学电池主要分哪几大类？
普通干电池
碱性锌锰电池 一次电池 锌银纽扣电池 铅蓄电池
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
①充电过程
接电源负极 阴极：PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq) 还原反应 接电源正极 阳极： 2PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + H+(aq) 氧化反应 + SO42-(aq) 充电过程总反应： 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 铅蓄电池的充放电过程：
其它燃料电池
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）；
O2
KOH溶液
H2 O
CH4
小结：
1、一次电池
化 学 2、二次电池 电 ——铅蓄电池 源
3、燃料电池
——锌锰干电池
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
4．溶液中不存在O2－：在酸性溶液中它与 H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与 水结合成OH－；
练习：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+=2H O + O +4e =4H ，则其正极反应式为 ______________ 2 2 _ 。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 -+4OH-=4H O 2H -4e 2 2 示为 ________。
正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH－ 总反应： Zn+Ag2O=ZnO+2Ag
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
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
酸性氢氧燃料电池 1、正负极材料
正极室：通氧气 （氧化剂） （燃料） 负极室：通氢气 电解质：H2SO4溶液 使用铂电极
2、工作机制
总反应：2H2 + O2 = 2H2O
负极： 2H2 - 4e- = 2H+
正极：
O2 + 4H+ +4e- = 2H2O
3、优缺点简析
缺点： 体积较大、附属设备较多 优点： 能量转换率高、清洁、对环境友好
练习、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： CH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2O a b ， 此时电池内总的反应式 ： CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 。
化学电池
二次电池
锌银蓄电池 锂离子电池
燃料电池
氢氧燃料电池
一、一次电池 碱性锌锰电池 锌锰电池、锌银电池、锂电池…… 1、正负极材料
正极：MnO2 负极：Zn
电解质：KOH
2、工作机制
碱性锌锰电池构造示意图
负极：Zn + 2OH- -2e- =Zn(OH)2 氧化反应
氢氧化氧锰 正极：2MnO2 + 2H2O+2e-=2MnOOH+2OH还原反应
形形色色的电池
A
Cu Zn
H 2O
a极 b极
稀H2SO4
CH4
O2
KOH溶液
用途广泛的电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
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 像 机 专 用 电 池
各 式 各 样 的 纽 扣 电 池
1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？
下列说法错误的是 A 电池工作时，锌失去电子 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 答案：C
三、燃料电池
氢氧燃料电池，烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料 电池……
2PbSO4(s)+2H2O(l) 充电 Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
放电
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……
（ 2004 年江苏高考）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
总反应： Zn + 2MnO2 + 2H2O =2MnOOH＋Zn(OH)2
3、优缺点简析
缺点： 多数只能一次使用，Fra Baidu bibliotek能充电；价格较贵 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
其它一次电池
锌银电池、锂电池……
锌银电池（纽扣电池）
负极：Zn +2OH－ —2e- =ZnO+H2O
能量转换效率高、供能稳定可靠、使用方 便、易于维护、并可在各种环境下工作
2、判断电池的优劣标准主要是什么？
单位质量或单位体积所能输出电能的多少， 即比能量的大小；输出功率的大小即比功率 的大小以及电池的存储时间的长短
3、目前化学电池主要分哪几大类？
普通干电池
碱性锌锰电池 一次电池 锌银纽扣电池 铅蓄电池
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
①充电过程
接电源负极 阴极：PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq) 还原反应 接电源正极 阳极： 2PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + H+(aq) 氧化反应 + SO42-(aq) 充电过程总反应： 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 铅蓄电池的充放电过程：
其它燃料电池
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）；
O2
KOH溶液
H2 O
CH4
小结：
1、一次电池
化 学 2、二次电池 电 ——铅蓄电池 源
3、燃料电池
——锌锰干电池
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
4．溶液中不存在O2－：在酸性溶液中它与 H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与 水结合成OH－；
练习：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+=2H O + O +4e =4H ，则其正极反应式为 ______________ 2 2 _ 。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 -+4OH-=4H O 2H -4e 2 2 示为 ________。
正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH－ 总反应： Zn+Ag2O=ZnO+2Ag
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
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
酸性氢氧燃料电池 1、正负极材料
正极室：通氧气 （氧化剂） （燃料） 负极室：通氢气 电解质：H2SO4溶液 使用铂电极
2、工作机制
总反应：2H2 + O2 = 2H2O
负极： 2H2 - 4e- = 2H+
正极：
O2 + 4H+ +4e- = 2H2O
3、优缺点简析
缺点： 体积较大、附属设备较多 优点： 能量转换率高、清洁、对环境友好
练习、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： CH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2O a b ， 此时电池内总的反应式 ： CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 。
化学电池
二次电池
锌银蓄电池 锂离子电池
燃料电池
氢氧燃料电池
一、一次电池 碱性锌锰电池 锌锰电池、锌银电池、锂电池…… 1、正负极材料
正极：MnO2 负极：Zn
电解质：KOH
2、工作机制
碱性锌锰电池构造示意图
负极：Zn + 2OH- -2e- =Zn(OH)2 氧化反应
氢氧化氧锰 正极：2MnO2 + 2H2O+2e-=2MnOOH+2OH还原反应