第二節(jié) 化學電源

1、第二節(jié)第二節(jié) 化學電源化學電源學與問學與問在日常生活和學習中，你用過哪在日常生活和學習中，你用過哪些電池些電池？其中有哪些屬于化學電池其中有哪些屬于化學電池?你知道電你知道電池的其它應(yīng)用嗎？池的其它應(yīng)用嗎？ 電池電池化學電池化學電池太陽能電池太陽能電池原子能電池原子能電池將化學能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將化學能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將放射性同位素自然衰變時產(chǎn)將放射性同位素自然衰變時產(chǎn)生的熱能通過熱電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變生的熱能通過熱電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置為電能的裝置用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池用途廣泛的電池用途廣泛的電池用于用于“神六神六”

2、的太陽能電的太陽能電池池筆記本電腦專用電池筆記本電腦專用電池手機專用電池手機專用電池攝像機專用電池攝像機專用電池各式各樣的紐扣電各式各樣的紐扣電池池小型高性能小型高性能燃料電池燃料電池 閱讀教材閱讀教材P74頁并回答問題：頁并回答問題：1 1、化學電池與其它能源相比有哪些優(yōu)點？、化學電池與其它能源相比有哪些優(yōu)點？2 2、判斷電池的優(yōu)劣標準主要是什么？、判斷電池的優(yōu)劣標準主要是什么？3 3、目前化學電池主要分哪幾大類？、目前化學電池主要分哪幾大類？能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠，可以制成各種形狀和能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠，可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便，易大小、

3、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便，易于維護，并可在各種環(huán)境下工作于維護，并可在各種環(huán)境下工作單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，即單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，即比能量的比能量的大小大??；輸出功率的大小即；輸出功率的大小即比功率的大小比功率的大小以及電池的存儲以及電池的存儲時間的長短。時間的長短。除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲存時間長的電池，其質(zhì)量好。多、功率大、儲存時間長的電池，其質(zhì)量好?；瘜W學電電池池一次電池一次電池二次電池二次電池燃料電池燃料電池氫氣、甲醇、天氫氣、甲醇、天然氣、煤氣與氧然氣、煤氣與氧氣組成燃料

4、電池氣組成燃料電池鉛蓄電池鉛蓄電池鋅銀蓄電池鋅銀蓄電池鎳鎘電池鎳鎘電池鋰離子電池鋰離子電池普通干電池普通干電池堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池鋅銀紐扣電池鋅銀紐扣電池 電池中的反應(yīng)物質(zhì)電池中的反應(yīng)物質(zhì)消耗到一定程度，就不能再消耗到一定程度，就不能再次利用。次利用。 又稱充電電池或蓄又稱充電電池或蓄電池。放電后經(jīng)充電可使電電池。放電后經(jīng)充電可使電池中的活性物質(zhì)獲得重生，池中的活性物質(zhì)獲得重生，恢復工作能力，可多次重復恢復工作能力，可多次重復使用。使用。 是一種連續(xù)地將燃是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學能直接轉(zhuǎn)料和氧化劑的化學能直接轉(zhuǎn)化成電能的化學電源，又稱化成電能的化學電源，又稱連續(xù)電池。連續(xù)電池。n(

5、-)ZnNH4Cl+ZnCl2MnO2 C(+)n負極負極(Zn)：Zn2e- =Zn2+n正極正極(MnO2和和C)：2NH4+2e- =2NH3+H2H2+2MnO2=Mn2O3+H2On電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：Zn+ 2NH4+ 2MnO2 =Zn2+2NH3+Mn2O3+H2O普通鋅錳電池普通鋅錳電池鋅筒鋅筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)普通鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等工作原理工作原理堿性鋅錳電池構(gòu)造示意圖堿性鋅錳電池構(gòu)造示意圖堿性電池堿性電池 n(-) ZnKOHMnO2 (+)n負極負極(Zn)：Zn + 2OH- - 2e- = Zn(

6、OH)2n正極正極(MnO2)：2MnO2+2H2O+2e- =2MnOOH+2OH-n電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O =2MnOOH+Zn(OH)2n優(yōu)缺點簡析：優(yōu)缺點簡析：只能一次使用，不能只能一次使用，不能充電；價格較貴；比能量和儲存時充電；價格較貴；比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連續(xù)間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電。放電。n(-) ZnKOHAg2O (+)n負極負極(Zn)：Zn +2OH- -2e- =ZnO+H2On正極正極(Ag2O)：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH-n電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：Zn + Ag2O = ZnO +

7、2Agn(-) PbH2SO4PbO2 (+)n負極負極(Pb)：Pb-2e-+SO42-=PbSO4n正極正極(PbO2)：PbO2+2e-+4H+SO42- =PbSO4+2H2On電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 閱讀閱讀P76，了解鉛蓄電池的充，了解鉛蓄電池的充電原理及鉛蓄電池的優(yōu)缺點。電原理及鉛蓄電池的優(yōu)缺點。放電原理放電原理充電原理充電原理n放電過程放電過程負極：負極：氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)正極：正極：還原反應(yīng)還原反應(yīng)PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=2PbSO

8、4 (s) +2H2O(l)放電過程總反應(yīng)：放電過程總反應(yīng)： Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)n充電過程充電過程陰極陰極(接電源負極接電源負極)：還原反應(yīng)還原反應(yīng) PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)陽極陽極(接電源正極接電源正極)：氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)充電過程總反應(yīng)：充電過程總反應(yīng)： 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 缺點：缺點：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境比能量低、笨重、廢棄

9、電池污染環(huán)境 優(yōu)點：優(yōu)點：可重復使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可重復使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉可靠、價格低廉 其它二次電池：其它二次電池：鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池池、聚合物鋰離子蓄電池鉛蓄電池的充放電過程：鉛蓄電池的充放電過程：2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充電充電放電放電鉛蓄電池的優(yōu)缺點簡析：鉛蓄電池的優(yōu)缺點簡析：n(-) PtH2H+O2Pt (+)n負極負極(Pt)：2H2-4e-=4H+n正極正極(Pt)：O2+4H+4e-=2H2On電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：2

10、H2+O2=2H2On(-) PtH2OH-O2Pt (+)n負極負極(Pt)：2H2-4e-+4OH-=4H2On正極正極(Pt)：O2+2H2O+4e-=4OH-n電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O工作原理工作原理 氧化劑與還原劑在工作時不斷補充；氧化劑與還原劑在工作時不斷補充； 反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出；反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出； 能量轉(zhuǎn)化率高能量轉(zhuǎn)化率高(超過超過80%)，普通的只有，普通的只有30%，有，有利于節(jié)約能源。利于節(jié)約能源。 缺點：缺點：體積較大、附屬設(shè)備較多體積較大、附屬設(shè)備較多 優(yōu)點：優(yōu)點：能量轉(zhuǎn)換率高、清潔、對環(huán)境好能量轉(zhuǎn)換率高、清潔、對環(huán)境好 其它燃料電池：其它燃料電池

11、：烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池池燃料電池的規(guī)律燃料電池的規(guī)律燃料電池與前幾種電池的差別：燃料電池與前幾種電池的差別： 燃料做負極，助燃劑氧氣為正極燃料做負極，助燃劑氧氣為正極 電極材料一般不參加化學反應(yīng)，只起傳導電子電極材料一般不參加化學反應(yīng)，只起傳導電子的作用。的作用。化學電池的組成化學電池的組成組成組成負極負極正極正極電解質(zhì)電解質(zhì) 電極材料電極材料電極上發(fā)電極上發(fā)生反應(yīng)的生反應(yīng)的物質(zhì)物質(zhì)電子流向電子流向反應(yīng)類型反應(yīng)類型能導電的物質(zhì)能導電的物質(zhì)還原性較強的還原性較強的物質(zhì)物質(zhì)(多是金多是金屬電極本身屬電極本身)氧化性較強氧化性較強的物質(zhì)的物質(zhì)酸溶液酸溶液堿溶液堿

12、溶液鹽溶液鹽溶液或或熔融液熔融液流出電子流出電子流入電子流入電子氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點：書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點：書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點：書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點： 練習練習1、航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池、航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無污染的優(yōu)點。氫氧燃料具有高能、輕便、無污染的優(yōu)點。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時的總反電池有酸式和堿式兩種，它們放電時的總反應(yīng)都可以表示為應(yīng)都可以表示為2H2+O2=2H2O，酸式電池中電解質(zhì)是酸，其負極反應(yīng)可表示酸式電池中電解質(zhì)是酸，其負極反應(yīng)可表示為為2H2-4e-=4H+ ，則

13、其正極反應(yīng)式為：，則其正極反應(yīng)式為：_。堿式電池的電解質(zhì)是堿，其正極反應(yīng)式為堿式電池的電解質(zhì)是堿，其正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，則其負極反應(yīng)可表示，則其負極反應(yīng)可表示為：為：_。O2+4e-+4H+=2H2O 2H2- 4e-+4OH-=4H2O 練習練習2、堿性電池具有容量大、放電電流大、堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅-錳堿性電池以氫錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，總反應(yīng)式為：氧化鉀溶液為電解液，總反應(yīng)式為：Zns2MnO2sH2OlZnOH2sMn2O3s下列說法錯誤的是（下列說法錯誤的是（ ）A 電池工作時，鋅失去電子電池工作時，鋅失去電子B 電池正極電極反應(yīng)式為：電池正極電極反應(yīng)式為： 2MnO2sH2Ol2eMn2O3s2OHaqC 電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極D 外電路中每通過外電路中每通過02mol電子，鋅的質(zhì)量理論上電子，鋅的質(zhì)量理論上減小減小65gC 練習練習3、氫氣是燃料電池最簡單的燃料，、氫氣是燃料電池最簡單的燃料，雖然使用方便，卻受到價格和來源的限制。常雖然使用方便，卻受到