化学能与电能2

空气电池锂电池第二节化学能与电能电极材料电子流向反应类型组成负极正极电解质相对活泼的金属酸、碱或盐的溶液相对不活泼的金属（或能导电的非金属）原电池的组成

复习流出电子氧化反应流入电子还原反应§原电池原理的应用①制作化学电源②加快反应速率：

例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。③判断金属活动性的强弱④揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。

钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀

请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。1、电解液：2、电极材料：负极

，正极

。3、电极反应式：负极:.正极:

.

拓展：

Fe－2e-=Fe2+Cu2++2e-=Cu铁铜、石墨或比铁不活泼的其他金属硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液1、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是()DA.铁圈和银圈左右摇摆不定；B.保持平衡状态；C.铁圈向下倾斜；D.银圈向下倾斜；产生上述现象的原因是：加硫酸铜溶液后构成Fe-Ag原电池，铁溶解，铁圈减轻，Cu2+在银圈上得电子沉积在银圈上，银圈增重。2、试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池⑴.

Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag⑵.2Fe3++Fe=3Fe2+(Zn∣AgNO3∣C)(Fe∣Fe2(SO4)3∣C)

请在图上标出电子的流动方向和电流方向,并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.ZnFeFe+2H+=Fe2++H2↑2H++2e-=H2↑AgFe－2e-=Fe2+Zn+Cu2+=Zn2++

CuCu2++2e-=CuCuZn－2e-=Zn2+Ie-e-I普通锌锰电池碱性电池

镍镉电池小型高性能燃料电池

锂离子电池镍氢电池

干电池

锌－锰干电池干电池负极：Zn–2e-=Zn2+（负极）（正极）2NH4++2e-=2NH3+H2总反应：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2正极：锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2

和

H2O等其他干电池：碱性锌-锰干电池、银-锌纽扣电池等优点：携带方便缺点：电量小，污染大铅蓄电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O其他蓄电池：镍-镉蓄电池、银-锌蓄电池等优点：可反复使用

缺点：污染大

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。

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。正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。反应式为：2Ag+Zn(OH)2

Zn+Ag2O+H2O

充电放电银锌电池1970-1975,开发了先进的银锌、镍镉电池技术。1975-1983,为美国海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。写出电极反应式。负极：正极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2Ag2O+2e-+2H2O=2Ag+2OH-镉镍电池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2

放电充电负极材料：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。Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2负极：正极：NiO2+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH-氢氧燃料电池氢氧燃料电池Pt电极H2O2氢氧燃料电池模拟KOH航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用Pt做电极，KOH溶液做电解液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极反应。若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应新型燃料电池

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。燃料电池：把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”2H2+O2===2H2O点燃氢氧燃料电池多孔性金属电极，具有催化性能

常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝-空气燃料电池、熔融盐燃料电池等优点：效率高、无污染，装置可持续使用锂电池

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。锂电池干电池叠层电池纽扣电池各类电池减少污染节约资源

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的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：负极反应式：2CO+2CO32-→4CO2+4e-

正极反应式：________________________

总电池反应式：______________________练习与巩固2CO+O2→2CO2O2+2CO2+4e-→2CO32-

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，其首要原因是

A．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

D．回收其中石墨电极练习与巩固√家庭小实验在一瓣橘子上相隔0.5cm分别插一小段铜片和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接触耳机的两极，试试能否听到“嘎嘎”声。能够从耳机中听到“嘎嘎”声，说明了什么？用其他金属、水果、液体再试一试。小结

由化学方程式书写电极反应式：①找出氧化反应和还原反应的物质，确定正负极反应的物质；②利用电荷守恒分别写出电极反应式；③验证：两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。

化学电源的分类类型一次电池二次电池燃料电池只能使用一次，不能充电复原继续使用的化学电池酸（或碱）性锌-锰干电池、银-锌纽扣电池、锂电池放电后能充电复原继续使用的化学电池铅蓄电池、镍-镉蓄电池、银-锌蓄电池将燃料燃烧的化学能直接转变成电能的电池氢氧燃料电池、铝-空气燃料电池、熔融盐燃料电池含义示例迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、开发和已投入使用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池与镉镍电池有相同的工作电压(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金储氢材料作为负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其成为一种绿色环保电池。锂离子蓄电池系由碳作负极，嵌锂的金属氧化物作正极和有机电解质构成，其工作电压为36伏，因此一个锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。可充电碱锰电池是在碱性锌锰原电池基础上发展起来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池的电流放电特性，而且能充电使用几十次至几百次。太阳能电池利用P—N结的光电效应，把太阳光能直接转换成电能，满足用户需要。这种电池具有无需燃料、无污染、无噪声、运行简单可靠、减少维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源的地域广泛采用。绿色电池种种4.一个电池反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,该反应的的原电池正确组合是（）CABCD正极ZnCuCuFe负极CuZnZnZn电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl

把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a