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1、课题化学电源本讲稿第一页，共三十八页1、实用电池的特点、实用电池的特点能产生稳定而且具有较高电压的能产生稳定而且具有较高电压的电流。电流。安全、耐用且便于携带。安全、耐用且便于携带。能适用于特殊用途。能适用于特殊用途。便于回收处理，不污染环境或便于回收处理，不污染环境或对环境产生的影响较小。对环境产生的影响较小。本讲稿第二页，共三十八页2、确定原电池电极名称的方法：、确定原电池电极名称的方法：方法一：根据电极材料的性质确定。方法一：根据电极材料的性质确定。（1）对于金属）对于金属金属电极，相对金属电极，相对于电解质溶液来讲，活泼金属是于电解质溶液来讲，活泼金属是负极，不活泼金属是正极。负极，不
2、活泼金属是正极。本讲稿第三页，共三十八页（2）对于金属）对于金属非金属电极，非金属电极，金属是负极，非金属是正极金属是负极，非金属是正极（3）对于金属）对于金属化合物电极，化合物电极，金属是负极，化合物是正极金属是负极，化合物是正极本讲稿第四页，共三十八页方法二：根据电极反应的本身方法二：根据电极反应的本身来确定。来确定。失电子的反应失电子的反应氧化反应氧化反应负极；负极；得电子的反应得电子的反应还原反应还原反应 正极。正极。本讲稿第五页，共三十八页3 3、原电池的正负极和电子流向、原电池的正负极和电子流向 如何判断？如何判断？负极负极（）：）：电电 子子电电 流流是是不活泼金属或非金属不活泼
3、金属或非金属，正极正极（+）：是是活泼金属活泼金属，本身本身失去电子失去电子，发生发生氧化反应氧化反应。进电子进电子 ，本身不反应，本身不反应，得电子得电子发生发生还原反应还原反应。是溶液中的是溶液中的阳离子阳离子本讲稿第六页，共三十八页3、化学电源分类：、化学电源分类：一次电池和二次电池一次电池和二次电池本讲稿第七页，共三十八页普通锌锰电池普通锌锰电池碱性电池碱性电池 镍镍镉镉电电池池小型高性能燃料电池小型高性能燃料电池 锂离子电池锂离子电池 镍氢电池镍氢电池 本讲稿第八页，共三十八页5、常见电池介绍：、常见电池介绍：本讲稿第九页，共三十八页1、锌锰电池：、锌锰电池：（普通家用电池）（普通家
4、用电池）本讲稿第十页，共三十八页（1）锌锰电池锌锰电池：是用锌制筒形外壳作负是用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充极，在石墨周围填充ZnClZnCl2 2、NHNH4 4ClCl和淀粉和淀粉糊作电解质，还填有糊作电解质，还填有MnOMnO2 2黑色粉末，吸收黑色粉末，吸收正极放出的氢气，防止产生极化现象。正极放出的氢气，防止产生极化现象。电极反应为：电极反应为：负极（锌筒）负极（锌筒）：Zn2e=Zn2+正极（石墨）：正极（石墨）：2NH4+2e=2NH3+2H2H2+2MnO2=2MnO（OH）本讲稿第十一页，共三十八页淀淀
5、粉粉糊糊的的作作用用是是提提高高阴阴、阳阳离离子子在在两两极的迁移速率。极的迁移速率。电池的总反应式为：电池的总反应式为：Zn+2MnO2+2NH4Cl=Zn（NH3）2Cl2+ZnCl2+2MnO（OH）干电池电动势通常为干电池电动势通常为1.5V，不能充电，不能充电再生。再生。本讲稿第十二页，共三十八页（2）银锌原电池（纽扣式电池）：是用银锌原电池（纽扣式电池）：是用不锈钢制成的一个由正极壳和负极盖组不锈钢制成的一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，形似纽扣，故称纽扣电池。成的小圆盒，形似纽扣，故称纽扣电池。盒内一端填充氧化银和石墨组成的正极盒内一端填充氧化银和石墨组成的正极活性材料，另一端填
6、充锌汞合金组成的活性材料，另一端填充锌汞合金组成的负极活性材料。电极反应如下：负极活性材料。电极反应如下：锌：锌：Zn+2OH2e=Zn（OH）2氧化银：氧化银：Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH本讲稿第十三页，共三十八页锌是负极，发生氧化反应；氧化银锌是负极，发生氧化反应；氧化银是正极，发生还原反应。是正极，发生还原反应。总反应为：总反应为：Zn+Ag2O+H2OZn（OH）2+2Ag电池电动势通常电池电动势通常为为1.59V，使用寿命较长。，使用寿命较长。放电放电充电充电本讲稿第十四页，共三十八页（3）铅蓄电池铅蓄电池：是用硬橡胶或透明塑料制成：是用硬橡胶或透明塑料制成的长方形外壳，在
7、正极板上有一层棕褐色的的长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵状的金属铅，两极浸在，负极板是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。铅蓄电池既可放电也可充电。料隔开。铅蓄电池既可放电也可充电。放电时起到原电池的作用，电极反应式为：负放电时起到原电池的作用，电极反应式为：负极（极（Pb）：）：Pb+SO42-2e=PbSO4正极（正极（PbO2）：）：PbO2+SO42+4H+2e=PbSO4+2H2O本讲稿第十五页，共三十八页总反应：总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O当放电进行到硫
8、酸的浓度降低，当放电进行到硫酸的浓度降低，溶液的密度达到溶液的密度达到1.18gcm3时时应停止使用，需充电。应停止使用，需充电。放电放电充电充电本讲稿第十六页，共三十八页（4）镍氢电池的充放电特性：镍氢电）镍氢电池的充放电特性：镍氢电池由镍氢化合物正电极、储氢合金负电池由镍氢化合物正电极、储氢合金负电极以及碱性电解液极以及碱性电解液(比如比如30%的氢氧化的氢氧化钾溶液钾溶液)组成，充、放电时的电化学反组成，充、放电时的电化学反应式如下：应式如下：电池正极：电池正极：NiO（OH）+e-NiO+OH-电池负极：电池负极：MH+OH-e-M+H2O本讲稿第十七页，共三十八页电池总反应：电池总反
9、应：MH+NiO(OH)NiO+M+H2O在以上各方程中，在以上各方程中，(正正方向方向)正向化学反应方向为蓄电池放正向化学反应方向为蓄电池放电时的化学反应方向，电时的化学反应方向，(反方向反方向)反反向化学反应方向为蓄电池充电时的向化学反应方向为蓄电池充电时的化学反应方向。化学反应方向。放电放电充电充电本讲稿第十八页，共三十八页（5）氢氧燃料电池氢氧燃料电池，它是一种高，它是一种高效低污染的新型电池，主要用于航效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活化天领域。它的电极材料一般为活化电极，碳电极上嵌有微细分散的铂电极，碳电极上嵌有微细分散的铂等金属作催化剂，如铂电极、活性等金
10、属作催化剂，如铂电极、活性炭电极等，具有很强的催化活性。炭电极等，具有很强的催化活性。电解质溶液一般为电解质溶液一般为40%40%的的KOHKOH溶液。溶液。本讲稿第十九页，共三十八页电极反应式为电极反应式为(碱性碱性)：负极负极2H24OH 4e 4H2O正极正极22H2O4e 4OH 电池总反应式为：电池总反应式为：2H222H2O本讲稿第二十页，共三十八页电极反应式为电极反应式为(酸性酸性)：负极负极2H2-4e-=4H+正极正极O2+4H+4e-=2H2O电池总反应式为：电池总反应式为：2H222H2O本讲稿第二十一页，共三十八页讲解讲解P42活动活动与探究：与探究：本讲稿第二十二页，
11、共三十八页（6）甲烷燃料电池是用金属铂片插入）甲烷燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通溶液作电极，又在两极上分别通甲烷甲烷 燃料燃料 和氧气和氧气 氧化剂氧化剂。电极反应。电极反应式为：式为：负负极极：CH410OH8e CO32-7H2O；正极：正极：4H2O2O28e 8OH。电池总反应式为：电池总反应式为：CH42O22KOHK2CO33H2O本讲稿第二十三页，共三十八页甲醇甲醇空气空气燃料电池燃料电池是最近摩托是最近摩托罗拉拉公司公司发明的一种由甲醇和氧气以及明的一种由甲醇和氧气以及强碱碱作作为电解解质溶液的新型手机溶液的新型手机电池，池，电量量是是现有有镍氢电池
12、或池或锂电池的池的10倍。其倍。其电极反极反应式式为：负极：极：2CH3OH+16OH-12e-=2CO32-+12H2O正极：正极：3O2+6H2O+12e-=12OH-总反反应式式为：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O本讲稿第二十四页，共三十八页本讲稿第二十五页，共三十八页（1）、电极材料及原料）、电极材料及原料7、锂电池、锂电池摩托罗拉摩托罗拉6188/6288原装锂电池原装锂电池索尼数码相索尼数码相机锂电池机锂电池（2）、电解质溶液）、电解质溶液金属锂作负极，石墨作正极。金属锂作负极，石墨作正极。无机溶剂亚硫酰氯无机溶剂亚硫酰氯 SOClSOCl2 2 在碳在碳极上
13、发生还原反应。极上发生还原反应。电解液是由四氯铝化锂电解液是由四氯铝化锂 LiAlClLiAlCl4 4 溶溶解于亚硫酰氯中组成。解于亚硫酰氯中组成。本讲稿第二十六页，共三十八页（3 3）电池的总反应式为：）电池的总反应式为：8Li8Li3SOCl3SOCl2 26LiCl6LiClLiLi2 2SOSO3 32S2S锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其它金属作负极相比较，能跟用相同质量的其它金属作负极相比较，能在较小的体积和质量下能放出较多的电能，在较小的体积和质量下能放出较多的电能，放电时电压十分稳定，贮存时间长，使用寿放电时电压
14、十分稳定，贮存时间长，使用寿命大大延长。锂电池是一种高能电池，它具命大大延长。锂电池是一种高能电池，它具有质量轻、电压高、工作效率高和贮存寿命有质量轻、电压高、工作效率高和贮存寿命长的优点，已用于电脑、照相机、手表、心长的优点，已用于电脑、照相机、手表、心脏起博器上工作。脏起博器上工作。本讲稿第二十七页，共三十八页8 8、海海水水电电池池：1 1991991年年，我我国国首首创创以以铝铝空空气气海海水水电电池池为为能能源源的的新新型型电电池池，用用作作海海水水标标志志灯灯已已研研制制成成功功。该该电电池池以以取取之之不不尽尽的的海海水水为为电电解解质质溶溶液液，靠靠空空气气中中的的氧氧气气使使
15、铝铝不不断断氧氧化化而而产产生生电电流流。只只要要把把灯灯放放入入海海水水中中数数分分钟钟，就就会会发发出出耀耀眼眼的的白白光光。负负极极材材料料是是铝铝，正极材料可以用石墨。正极材料可以用石墨。本讲稿第二十八页，共三十八页电极反应式为：电极反应式为：负负极极反反应应：Al3e Al3+，正正极极反应：反应：2H2OO24e 4OH。电电 池池 总总 反反 应应 式式 为为：4Al 3O26H2O4Al OH 3这种海水电池其能量比干电池高这种海水电池其能量比干电池高2050倍。倍。本讲稿第二十九页，共三十八页9、碱性、碱性镍镉电池池该电池以池以Cd和和NiO(OH)作作电极材料，极材料，Na
16、OH作作电解解质溶液。其溶液。其电极反极反应式式为：负极：极：Cd+2OH-2e-=Cd(OH)2正极：正极：2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-总反反应式式为：Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2本讲稿第三十页，共三十八页10、熔融、熔融盐燃料燃料电池池该电池用池用Li2CO3和的和的Na2CO3熔融熔融盐混合物作混合物作电解解质，CO为阳阳极燃气，空气与极燃气，空气与CO2的混合气的混合气为阴极助燃气，阴极助燃气，制得在制得在6500C下工作的燃料下工作的燃料电池。熔融池。熔融盐燃燃料料电池具有高的池具有高的发电效率，因而受到重效率，
17、因而受到重视。其其电极反极反应式式为：负极：极：2CO+2CO32-4e-=4CO2正极：正极：O2+2CO2+4e-=2CO32-总反反应式式为：2CO+O2=2CO2本讲稿第三十一页，共三十八页练习：甲醇燃料电池可用于笔记本电脑等，它练习：甲醇燃料电池可用于笔记本电脑等，它一极通入氧气，另一极通入甲醇；电解质能传一极通入氧气，另一极通入甲醇；电解质能传导导H+。电池工作时，。电池工作时，2CH3OH3O2=2CO24H2O,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.通甲醇一极为正极通甲醇一极为正极。B.正极正极电极反应式电极反应式3O2+12H+12e-=6H2OC.电池工作时电子从电池工作
18、时电子从甲醇一极流向氧气一极。甲醇一极流向氧气一极。D.当转移当转移24mole-时，消耗的甲醇时，消耗的甲醇2mol本讲稿第三十二页，共三十八页随着人们生活质量的不断提高，废电池必须随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是原因是A利用电池外壳的金属材料利用电池外壳的金属材料B防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染壤和水源的污染C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D回收其中石墨电极回收其中石墨电极练习与巩固答案为答案为B本讲稿第三
19、十三页，共三十八页熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用视，可用Li2CO3和和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，的混合气体为阴极助燃气，制得在制得在650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：式：阳极反应式：阳极反应式：2CO+2CO32-4CO2+4e-阴极反应式：阴极反应式：_总电池反应式：总电池反应式：_练习与巩固2CO+O22CO2O2+2CO2+4e-2CO32-本讲稿第三十四页，共三十八页1 1
20、、氢氧燃料电池以、氢氧燃料电池以H H2 2为还原剂，为还原剂，O O2 2为氧化剂，为氧化剂，电极为多孔镍，电解液为电极为多孔镍，电解液为30%的的KOH溶液，溶液，下列有关叙述正确的是（下列有关叙述正确的是（）负极反应为负极反应为4OH-4-=O22H2O负负极反应为极反应为H22OH-2-=2H2O工作时正极区工作时正极区pHpH升高，负极区升高，负极区pHpH降低降低工工作时溶液中阴离子移向正极作时溶液中阴离子移向正极A、B、C、D、拓展练习拓展练习：本讲稿第三十五页，共三十八页2、可以将反应、可以将反应Zn+Br2=ZnBr2设设计成蓄电池，下列计成蓄电池，下列4个电极反应个电极反应
21、Br2+2e-=2Br-2Br-2e-=Br2Zn-2e-=Zn2+Zn2+2e-=Zn其中表示放电时其中表示放电时的负极反应和放电时的正极反应的的负极反应和放电时的正极反应的分别是分别是（）A、和和B、和和C、和和D、和和本讲稿第三十六页，共三十八页3、将锌片和铜片用导线连接置于同一、将锌片和铜片用导线连接置于同一稀硫酸中，使两极相隔一段较长距离稀硫酸中，使两极相隔一段较长距离下列叙述中正确的是下列叙述中正确的是（）A、正极附近、正极附近SO42的浓度逐渐增大的浓度逐渐增大B、正极附近、正极附近Zn2+的浓度逐渐增大的浓度逐渐增大C、负极附近、负极附近Zn2+浓度明显减小浓度明显减小D、正极
22、附近、正极附近H+浓度明显减小浓度明显减小本讲稿第三十七页，共三十八页4 4、碱碱性性电电池池具具有有容容量量大大、放放电电电电流流大大的的特特点点。锌锌锰锰碱碱性性电电池池以以氢氢氧氧化化钾钾溶溶液液为为电电解解液液，电电池池总总反反应应式式为为：Zn(s)+2MnOZn(s)+2MnO2 2(s)+H(s)+H2 2O(l)=Zn(OH)O(l)=Zn(OH)2 2(s)+Mn(s)+Mn2 2O O3 3(s)(s)，下列说法错误的，下列说法错误的A A、电池工作时，锌失去电子、电池工作时，锌失去电子B B、电电 池池 正正 极极 的的 电电 极极 反反 应应 式式 为为：2MnO2MnO2 2(s)+H(s)+H2 2O(1)+2eO(1)+2e=Mn=Mn2 2O O3 3(s)+2OH(s)+2OH(aq)(aq)C C、电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极、电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D D、外外电电路路中中每每通通过过0.2mol0.2mol电电子子，锌锌的的质质量量理理论论上上减减小小6.5g6.5g本讲稿第三十八页，共三十八页