高三化学选修反应原理化学电源

高三化学选修反应原理化学电源负极：Al+4OH－—3e-=AlO2－

+2H2O正极：2H2O+2e-=H2+2OH－

总：2Al+2OH－

+2H2O=2AlO2－

+3H2

稀硫酸负极：Mg—2e-=Mg2++2H2O正极：2H++2e-

=H2↑总：Mg+2H+=Mg2++H2

↑第2页,共34页，2024年2月25日，星期天负极：Cu—2e-=Cu

2+正极：2H+

+NO3－

+e-=NO2+H2O总：Cu+4H+

+2NO3－=2NO2+Cu

2++2H2O稀H2SO4负极：Al—3e-=Al3++2H2O正极：2H++2e-=H2↑总：2Al+6H+=2Al3++3H2↑第3页,共34页，2024年2月25日，星期天下列关于下图所示原电池的说法正确的是A铝片为正极B正极上有H2产生CAl是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出D当转移0.04mole-

时，产生0.01molO2

CuB第4页,共34页，2024年2月25日，星期天第二单元第二课时化学电源空气电池锂电池第5页,共34页，2024年2月25日，星期天银锌电池锌汞电池第6页,共34页，2024年2月25日，星期天1.银锌电池

一般用不锈钢制成小圆盒形，圆盒由正极壳和负极壳组成，形似钮扣（俗称钮扣电池）。盒内正极壳一端填充由氧化银和石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液。第7页,共34页，2024年2月25日，星期天电极反应式如下：

负极：Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O

正极：Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-

电池的总反应式为：Ag2O+Zn======2Ag+ZnO

电池的电压一般为1.59V，使用寿命较长。第8页,共34页，2024年2月25日，星期天干电池

上图是锌－锰干电池第9页,共34页，2024年2月25日，星期天2.干电池---普通锌锰电池

干电池用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖上有铜帽的石墨棒作正极，在石墨棒的周围由内向外依次是A：二氧化锰粉末（黑色）------用于吸收在正极上生成的氢气（以防止产生极化现象）；B：用饱和了氯化铵和氯化锌的淀粉糊作为电解质溶液。第10页,共34页，2024年2月25日，星期天电极反应式为：

负极（锌筒）：Zn–2e-===Zn2+

正极（石墨）：2NH4++2e-===2NH3+H2

H2+2MnO2===Mn2O3+H2O

总反应：

Zn+2NH4++2MnO2===Zn2++2NH3+Mn2O3+H2O

干电池的电压大约为1.5V，不能充电再生。

第11页,共34页，2024年2月25日，星期天

随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。第12页,共34页，2024年2月25日，星期天体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。第13页,共34页，2024年2月25日，星期天新型燃料电池

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第14页,共34页，2024年2月25日，星期天3.氢氧燃料电池

这是一种高效、低污染的新型电池，主要用于航天领域。其电极材料一般为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性碳电极等。电解质溶液一般为40%的KOH溶液。

电极反应式如下：

负极：2H2+4OH--4e-===4H2O

正极：O2+2H2O+4e-===4OH-

总反应式：2H2+O2===2H2O第15页,共34页，2024年2月25日，星期天使用氢氧燃料电池动力的法国产标致TAXI

第16页,共34页，2024年2月25日，星期天例1：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，

则其正极反应式为______________

_。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为

，则其负极反应可表示为____________

________。O2+4e-+4H+=2H2O

2H2-4e-+4OH-=4H2O

2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-第17页,共34页，2024年2月25日，星期天例2：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：

，此时电池内总的反应式：

。KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O第18页,共34页，2024年2月25日，星期天铅蓄电池第19页,共34页，2024年2月25日，星期天第20页,共34页，2024年2月25日，星期天4.铅蓄电池

铅蓄电池可放电也可以充电，一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳（防止酸液的泄漏）；设有多层电极板，其中正极板上有一层棕褐色的二氧化铅，负极是海绵状的金属铅，正负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料板隔开（以防止电极之间发生短路）；两极均浸入到硫酸溶液中。第21页,共34页，2024年2月25日，星期天放电时为原电池，其电极反应如下：

负极：Pb+SO42--2e-===PbSO4

正极：PbO2+4H++SO42-+2e-===PbSO4+2H2O

总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4======2PbSO4+2H2O

当放电进行时，硫酸溶液的的浓度将不断降低，当溶液的密度降到1.18g/ml时应停止使用进行充电，充电时为电解池，

第22页,共34页，2024年2月25日，星期天5.碱性蓄电池

这类电池一般寿命比铅酸蓄电池长很多，且拾携带很方便。

Ni-Cd电池：Cd+2NiO(OH)+2H2O======2Ni(OH)2+Cd(OH)2

Ni-Fe电池：Fe+2NiO(OH)+2H2O======2Ni(OH)2+Fe(OH)2

第23页,共34页，2024年2月25日，星期天（碱性可充电电池及简易充电座）

第24页,共34页，2024年2月25日，星期天锂电池锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。

使用锂电源的手机与手提电脑

第25页,共34页，2024年2月25日，星期天6.微型锂电池

常用于心脏起搏器、手机的一种微型电池，一般用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液为溶有四氯化铝锂（LiAlCl4

）的亚硫酸氯（SOCl2

）。电池的总反应式如下：

8Li+3SOCl2======6LiCl+Li2SO3+2S

这种电池的容量大，电压稳定，能在-56.70C---+71.10C的大范围温差内正常工作第26页,共34页，2024年2月25日，星期天日本产海水电池

以海水电池为能源的航海标志灯第27页,共34页，2024年2月25日，星期天7.海水电池

1991年，我国科学家首创以铝---空气---海水为材料组成的新型电池，用作航海标志灯。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。第28页,共34页，2024年2月25日，星期天其电极反应式如下：

负极：4Al–12e-===4Al3+

正极：3O2+6H2O+12e-===12OH-

总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3

这种电池的能量比普通干电池高20---50倍！第29页,共34页，2024年2月25日，星期天8.熔融盐燃料电池

这是一种具有极高发电效率的大功率化学电池，在加拿大等少数发达国家己接近民用工业化水平。按其所用燃料或熔融盐的不同，有多个不同的品种，如天然气、CO、---熔融碳酸盐型、熔融磷酸盐型等等，一般要在一定的高温下（确保盐处于熔化状态）才能工作。

第30页,共34页，2024年2月25日，星期天下面以CO---Li2CO3

+Na2CO3---空气与CO2型电池为例加以说明：

总反应式为：2CO+O2===2CO2

该电池的工作温度一般为6500C

负极反应式：2CO+2CO32--4e-===4CO2

正极反应式：O2+2CO2+4e-===2CO32-

第31页,共34页，2024年2月25日，星期天例3.熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物用电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在6500℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:

负极反应式：

正极反应式:O2+2CO2+4e=2CO32-

总电池反式：2CO+2CO32--4e-=4CO22CO+O2=2CO2第32页,共34页，2024年2月25日，星期天如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用