电池及电极方程式书写

正极：
PbO2(s) + 4H++SO42- +2e- =PbSO4 (s) +2H2O
还原反应 放电过程总反应：
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O
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-
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。
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。
种类
化学电池
一次电池
二次电池
燃料电池
活性物质消耗 到一定程度就 不能再用了。 也叫干电池
放电后可以再 充电使活性物 质获得再生。 又称充电电池 或蓄电池。
连续地将燃料 和氧化剂的化 学能直接转换 成电能的电池
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。
2H2 - 4e- = 4H+
正极 负极
正极 负极 正极
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
固体燃料电池
介质 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
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。电极总的反应式为：
Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O
请写出各电极的电极反应。
充电 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
正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
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：
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……
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。
(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。目前燃 料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发 电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太 多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等 废气污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代
二、二次电池(充电电池、蓄电池)
4. 锂电池
• 锂电池也叫锂离子电池 锂离子电池目前由液态锂离子电 池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB) 两类。其中，液态锂离子电池是指 Li+嵌入化合物为正、负极的二次电 池。正极采用锂化合物LiCoO2或 LiMn2O4，负极采用锂-碳层间化合 物。锂离子电池由于工作电压高、 体积小、质量轻、能量高、无记忆 效应、无污染、自放电小、循环寿 命长，是21世纪发展的理想能源。
③易维护，可在各种环境下工作。 电池优劣的判断标准:
①比能量［符号(A· h/kg)，(A· h/L)］ 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
优点:
一、 一次电池
1、干电池(普通锌锰电池）
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 电子． ③电极反应考虑电解质溶液．
巩
固
练
习
1、在含有H2S气体的空气中，银器表面易变黑（生成了 Ag2S），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．
O2+4e-+2H2O=4OH-
电极反应式书写步骤：
1.找物质，标得失； 2.选离子，平电荷； 3.配个数，巧用水．
电极反应式书写应注意以下几点：
1．电极反应一般写成离子反应。
2．正极反应 + 负极反应 = 总反应式
3．氧化产物、还原产物的确定与电解质溶液 有关。例如：在碱性溶液中，CO2以CO32－ 形式存在）.
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： 充电 2Ag+Zn(OH)2 Zn+Ag2O+H2O 放电 写出电极反应式。
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： 2Ag+Zn(OH)2
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：
氢氧燃料电池
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
三、燃料电池
以磷酸为电解质溶液时： 负极：
2H2 – 4e- = 4H+
负 2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O 极 正 极
负 极
O2 + 4e-= 2O2－ 2H2 - 4e- = 4H+
正 O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 极
若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应 将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电 极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池， 由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称 作燃料电池，根据两极上反应的实质判断， 负极 通入甲烷的一极为____，这一极的电极反应 CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 为___________________；通入氧气的一极 正极 为_______，电极反应为 __________________________________，总 CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 反应为__________________________。
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， 请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？ MnO2
一、一次电池(干电池)
2. 碱性锌锰电池 • • • • 负极是Zn： Zn+2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正极是MnO2： 2MnO2+ 2H2O+ 2e- = 2MnOOH +2OH• 电池总反应： • Zn+2MnO2+2H2O= 2MnOOH+Zn(OH)2
• 锂离子电池发展简史 锂电池和锂离子电池是20世纪开发成功 的新型高能电池。这种电池的负极是金属 锂，正极用MnO2，SOCl2，(CFx)n等。70 年代进入实用化。因其具有能量高、电池 电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等 优点，已广泛应用于军事和民用小型电器 中，如移动电话、便携式计算机、摄像机、 照相机等、部分代替了传统电池。
普通干电池
电池
手机电池 摄像机 专用电池
钮扣电池
笔记本电脑 专用电池
“神六”用 太阳能电池
1780年，伽伐尼(Galvani,L.) 青蛙抽搐实验。
原电池的雏形
理论解释 ：生物电观点
伏打对生物电观点的质疑
（Volta,A.1745-1827）
1800年建立伏打电堆模型。
伏打电池是 实用电池的开端。
还原反应
接电源正极 阳极： PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H+ 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：
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4
放电 充电
2PbSO4(s)+2H2O(l)
二、二次电池
铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池 ……
1.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
①放电过程 负极：Pb(s) + SO42- -2e- =PbSO4 (s) 氧化反应
正极： O2+ 4H+ +4e- =2H2O 总反应： 2H2 +O2 =2H2O
三、燃料电池
以KOH为电解质溶液时： 负极：
2H2 +4OH- – 4e- = 2H2O
正极： O2+ 2H2O +4e- =4OH总反应： 2H2 +O2 =2H2O
燃 料 电 池
介质 酸性 中性 碱性 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O 负极
放电
NiO2+Cd+2H2O
充电
Ni(OH)2+ Cd(OH)2
写出电极反应式。
特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。
镍—镉可充电电池可发生如下反应：
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
充电
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
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。 Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 二氧化锰的用途
一、一次电池(干电池)
3. 锌银电池 • 负极是Zn： 教材上的写法 • Zn+2OH- - 2e- = Zn(OH)2 Zn+2OH- - 2e- = ZnO+H2O • 正极是Ag2O：Ag2O +H2O + 2e = 2Ag +2OH• Ag2O +H2O + 2e- = 2Ag +2OH• 电池总反应： Zn+Ag2O=2Ag+ZnO • Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2
练：写出锌锰干电池的电极反应和总化学反 应方程式。
负极———————————————— 正极————————————————
2NH4++2e-=2NH3+H2 ， H2 +2MnO2=Mn2O3+H2O
Zn-2e-=Zn2+
总反应———————————————
Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O
电极反应：
负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2
正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-
二、二次电池(充电电池、蓄电池)
3. 锂电池
• 锂电池是一类由锂金属或锂合金为 负极材料、使用非水电解质溶液的 电池。最早出现的锂电池来自于伟 大的发明家爱迪生。 由于锂金属的化学特性非常活泼， 使得锂金属的加工、保存、使用， 对环境要求非常高。所以，锂电池 长期没有得到应用。 随着二十世纪微电子技术的发展， 小型化的设备日益增多，对电源提 出了很高的要求。锂电池随之进入 了大规模的实用阶段。
锌粉和KOH 的混合物 MnO2 金属外壳
源自文库
干电池
普通锌锰干电池：（-）Zn ZnCl2、NH4Cl（糊状） 石墨(ＭnO2)(+） 负极: Zn－2e-＝Zn2＋ 正极: 2NH4+＋2e-＝2NH3↑＋H2 ↑ 总电池反应方程式 ：2NH4Cl＋Zn＝ZnCl2＋2NH3↑＋H2↑
缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液
小结 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）