电池及电极方程式书写

1、普通干电池,手机电池,钮扣电池,笔记本电脑 专用电池,摄像机 专用电池,“神六”用 太阳能电池,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。,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,种类,优点:,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

2、，可在各种环境下工作。,电池优劣的判断标准:,符号(Ah/kg)，(Ah/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),电池的储存时间的长短,比能量,指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小,1、干电池(普通锌锰电池）,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。,一、 一次电池,练：写出锌锰

3、干电池的电极反应和总化学反应方程式。 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,MnO2,Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O,一、一次电池(干电池),2. 碱性锌锰电池,锌粉和KOH的混合物,MnO2,金属外壳,负极是Zn： Zn+2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正极是MnO

4、2： 2MnO2+ 2H2O+ 2e- = 2MnOOH +2OH- 电池总反应： Zn+2MnO2+2H2O= 2MnOOH+Zn(OH)2,干电池,负极: Zn2e-Zn2,正极: 2NH4+2e-2NH3H2 ,总电池反应方程式 ：2NH4ClZnZnCl22NH3H2,缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液,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。,二氧化锰的用途,Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2,一、一次电池(干电池),3. 锌银电池,负极是Zn： Zn+2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正极是Ag2O： Ag2O

5、 +H2O + 2e- = 2Ag +2OH- 电池总反应： Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2,教材上的写法 Zn+2OH- - 2e- = ZnO+H2O Ag2O +H2O + 2e- = 2Ag +2OH- Zn+Ag2O=2Ag+ZnO,3、锂电池,锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S 负极： ；正极： 。,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。,8Li-8e-=8Li+,3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S,铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离

6、子电池,1.铅蓄电池,1)正负极材料,正极：PbO2,负极：Pb,2)工作机制,电解质：H2SO4溶液,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,二、二次电池,放电过程总反应：,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：,放电过程,铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程,Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 2PbSO4(s)+2H2O(l),充电过程,PbSO4 (

7、s) +2e- =Pb(s) + SO42-,还原反应,阴极：,阳极：,PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H+ + SO42-,氧化反应,接电源负极,接电源正极,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：,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

8、军生产潜水艇用银锌电池。 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。,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 Ag2O+Zn+H2O,此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ）,A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn,D,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：,写出电极反应式。

9、,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+2NiO(OH)+2H2O,由此可知，该电池的负极材料是,Cd(OH)2+2Ni(OH)2,A. Cd,（ A ）,B. NiO(OH),D. Ni(OH)2,C. Cd(OH)2,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

10、、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。,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。,锂离子电池发展简史 锂电池和锂离

11、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。,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

12、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：,(三)燃料电池,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+,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,2

13、H2 - 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,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，通入甲烷的一极为_，这一极的电极反应为_；通入氧气的

14、一极为_，电极反应为 _，总反应为_。,负极,CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O,正极,O2+4e-+2H2O=4OH-,CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应,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）.,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,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

15、属 2、两个电极均参与反应的原电池 （如蓄电池，纽扣电池） 电极材料：金属为负极，金属化合物为正极 电子得失均由两电极本身发生 电极反应需考虑电解质溶液的参与,小结,3、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池） 两电极材料均为惰性电极 负极可燃性气体失电子，正极助燃性气体得 电子 电极反应考虑电解质溶液,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,巩 固 练 习,Al-3e-=Al3+,Ag2S+2e-=2Ag+S2-,2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S,3.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而