选修四第四章第2节化学电源

1第二节

化学电源一、化学电池的分类1.

一次电池（干电池）：活性物质消耗到一定程度，就不能使用；碱性锌—锰干电池普通锌—锰干电池一、化学电池的分类2.

二次电池（充电电池或蓄电池）：放电后可以再充电使活性物质获得再生；铅蓄电池一、化学电池的分类一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。3.燃料电池：二、电池的优点4.使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。1.能量转化率较高；2.供能稳定可靠；3.可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组；三、衡量电池优劣的指标除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，更适合使用者的需要。1.比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少，符号(W·h)/kg,(W·h)/L2.比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小，符号W/kg,W/L3.储存时间：电池的可储存时间的长短锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2

和H2O等

1.普通锌锰干电池负极正极（Zn）：Zn–2e-=Zn2+（MnO2和石墨）：优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。2NH4+

+2e-=2NH3↑+H2↑

总反应：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑四、一次电池

2.碱性锌-锰干电池负极正极（Zn）：（MnO2）：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn＋2OH－-2e-==Zn(OH)2Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2电解质：KOH总反应式:缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电1.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是

A．电池工作时，锌失去电子

B．电池正极的电极反应式为：

2MnO2(s)+H2O(1)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

D．外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g【课堂练习】C

3.锌银钮扣电池Ag2O+H2O+

2e-=2Ag+2OH－Zn+2OH－-2e-=Zn(OH)2电解质溶液：KOH总反应：Ag2O+Zn+H2O=Zn(OH)2+2Ag特点：比能量大，电压稳定存储时间长，适用于小电流连续放电。负极：Zn正极：Ag2O4.锂电池

锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极（正极可以是MnO2、CuO、FeS2等）。与其他一次电池相比，比能量高、电压高、工作温度宽、可贮存时间长。铅蓄电池五、二次电池1.铅蓄电池放电过程：负极Pb：正极PbO2：放电过程总反应：PbO2+Pb

+2H2SO4

=2PbSO4+2H2OPb+SO42-

-2e-=PbSO4PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O阳极(接电源正极)：氧化反应阴极(接电源负极)：还原反应PbSO4+2e-=Pb+SO42-2.铅蓄电池充电过程：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4充电过程总反应：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O放电充电提示：可充电电池充电时的电极接法为：用途：

电动自行车、汽车、发电站等都要用到它可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉比能量低、笨重、废弃电池污染环境主要缺点：优点：2.银锌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：

在此电池放电时,负极上发生反应的物质是

A.Ag

B.Zn(OH)2

C.Ag2O

D.Zn放电充电2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O【课堂练习】D3.氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：

H2+NiO(OH)2Ni(OH)2+H2O

。根据此反应式判断，下列叙述中正确的是

A.电池放电时，H2是负极

B.电池放电时，氢元素被氧化

C.电池充电时，镍元素被还原

D.电池充电时，化学能转化为电能放电充电【课堂练习】B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。六、

燃料电池氢氧燃料电池：酸性电解质：负极：2H2-4e-=4H+六、

燃料电池正极：O2+4H++4e-==2H2O总反应：2H2+O2==2H2O氢氧燃料电池：总反应:2H2+O2==2H2O优点：能量转化率高，节约能源，环保无污染，被誉为“绿色”发电站。碱性电解质负极:2H2-4e-+4OH-==4H2O正极:O2+2H2O+4e-==4OH-—有效地防止电解质溶液对外壳的腐蚀使用燃料电池的汽车氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种.酸性碱性负极反应式正极反应式电池总反应式2H2－4e－=

4H＋O2＋4H＋＋4e－==

2H2OO2＋2H2O＋4e－==

4OH－2H2＋4OH－－4e－

==

4H2O2H2＋O2==2H2O书写电极反应式应注意以下几点：1．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；正极（通入氧化剂）:为氧化剂得到电子的还原反应。

燃料电池电极方程式的写法总反应：实际上就是燃料的完全燃烧。负极（通入燃料）：为燃料失去电子的氧化反应，书写电极反应式应注意以下几点：3．溶液中不存在O2－：在酸性溶液中它与H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH－；2．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）；甲烷碱性燃料电池：正极：2O2＋4H2O＋8e-＝8OH-负极：CH4＋10OH-－8e-＝CO32-＋7H2O总反应式：CH4＋2O2＋2OH-＝CO32-＋3H2O甲醇-空气燃料电池负极：2CH3OH

+16OH--12e-=2CO32-+12H2O正极：3O2+6H2O

+12e-=12OH-总反应：2CH3OH+3O2+4OH-

=2CO32-+6H2O4.一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是

A．在熔融电解质中，O2-由负极移向正极

B．电池的总反应是：2C4H10+13O2→8CO2+10H2OC．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e-=2O2-D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e-+13O2-==4CO2+5H2O【课堂练习】6.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的熔融盐混和物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混和气为正极燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完成有关的电池反应式。负极：2CO+2CO32--4e-→4CO2

正极：_________________，总反应：_________________。多孔负极材料多孔正极材料COO2CO2熔融电解质溶液【课堂练习】5.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2H2-4e-=4H+

，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O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为

。O2+4