4.2 化学电源

1、在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？,电池,化学电池,太阳能电池,原子能电池,将化学能转换成电能的装置,将太阳能转换成电能的装置,将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置,2、目前化学电池主要分为哪几个大类？在性能等方面它们各有什么特点？产生电能的基本原理是什么？化学电池与其他能源相比有哪些优点？判断电池的优劣标准主要是什么？,将化学能变成电能的装置,（2）分类:,一次电池又称不可充电电池如：干电池二次电池又称充电电池蓄电池燃料电池,（3）优点:,（4）电池优劣的判断标准:,能量转换效率高，供能稳定可靠。,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。,易维护，可在各种环境下工作。,比能量,符号(Wh/kg)，(Wh/L),指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少,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,电池的储存时间的长短,第二节化学电源,（1）概念:,干电池,碱性电池,蓄电池,锂离子电池,燃料电池,形形色色的电池,“震动动力充电电池”,勺水充电,三维纳米结构电池,尿液充电的电池,1、干电池(普通锌锰电池）,锌筒,石墨棒,MnO2和C,NH4Cl、ZnCl2和H2O等糊状物,练习：写出锌锰干电池的电极反应方程式。负极：正极：总反应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？_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？,Zn-2e-=Zn2+,2NH4+2e-=2NH3+H2，H2+2MnO2=Mn2O3+H2O,锌筒变软，电池表面变得不平整,优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。,Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O,(一)一次电池,2、碱性锌-锰干电池,负极：,正极：,电池反应：,电解质：,KOH,(Zn),(MnO2),Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2,2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-,Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2,思考该电池的正负极材料和电解质,3、银-锌电池,Ag2O+Zn+H2O=Zn(OH)2+2Ag,负极：,正极：,Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2,Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-,电池反应：,碱性电池,(二)二次电池,1、铅蓄电池,放电过程：,Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O,Pb(s)+SO42-2e-=PbSO4(s),正极：,PbO2(s)+4H+SO42-+2e-=PbSO4(s)+2H2O,氧化反应,还原反应,负极：,铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程,正负极材料,正极：PbO2,负极：Pb,电解质：H2SO4溶液,充电过程：,PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-,还原反应,阴极：,阳极：,氧化反应,接电源负极,接电源正极,2PbSO4(s)+2H2O-2e-=PbO2(s)+H+SO42-,2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4,Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO42PbSO4(s)+2H2O(l),铅蓄电池的充放电过程：,讨论2：（14浙江）镍氢电池（NiMH）目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2+M=NiOOH+MH。已知：6NiOOH+NH3+H2O+OH=6Ni(OH)2+NO2下列说法正确的是ANiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH+H2O+e=Ni(OH)2+OHB充电过程中OH离子从阳极向阴极迁移C充电过程中阴极的电极反应式：H2O+M+e=MH+OH，H2O中的H被M还原DNiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液,另：镉镍电池,负极材料：Cd；正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液。总反应式：,试写出电池放电的电极反应式：,2、锂电池P43,特点：“绿色”；容量大；电解液中不能有水,讨论1：(09海南)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li2SOCl2=4LiClSSO2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为，发生的电极反应为；(2)电池正极发生的电极反应为；(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是，反应的化学方程式为；(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是。,讨论2：（14天津）已知：锂离子电池的总反应为,锂硫电池的总反应2LiSLi2S有关上述两种电池说法正确的是()A锂离子电池放电时，Li向负极迁移B锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C理论上两种电池的比能量相同D下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电,3、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,2H2-4e-=4H+,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,2H2-4e-+2O2=2H2O,O2+4e-=2O2,2H2-4e-=4H+,O2+4H+4e-=2H2O,讨论1:（2012四川）一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH4e+H2O=CH3COOH+4H。下列有关说法正确的是（）A.检测时，电解质溶液中的H向负极移动B.若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气C.电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2OD.正极上发生的反应是：O2+4e+2H2O=4OH,（1）负极发生氧化反应，正极发生还原反应（负氧正还）。（2）要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边添加H+、OH、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒。（3）要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。,原电池电极反应式的书写注意事项,（3）铝电池性能优越，Al-AgO电池可用作水下动力电源，其原理如右下图所示。该电池反应的化学方程式为：。,讨论2：（2012江苏）,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