原電池第三課

1、 形形色色的電池形形色色的電池 A A CuZn 稀稀H H2 2SOSO4 4KOH溶液溶液 CH4 O2 2 H2Oa極極 b極極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于用于“神六神六”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閱讀課文并回答系列問題：閱讀課文并回答系列問題：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

2、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、使用方能量轉(zhuǎn)換效率高、供能穩(wěn)定可靠、使用方便、易于維護、并可在各種環(huán)境下工作便、易于維護、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，單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，即即比能量的大小比能量的大小；輸出功率的大小即；輸出功率的大小即比功率比功率的大小的大小以及電池的存儲時間的長短以及電池的存儲時間的長短化學電池化學電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堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池鉛蓄電池鉛蓄電池氫氧燃料電池氫氧燃料電池鋰離子電池鋰離子電池鋅銀蓄電池鋅銀蓄電池普通干電池普通干電池鋅銀紐扣電池鋅銀紐扣電池一

3、、一次電池一、一次電池鋅錳電池、鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池鋅銀電池、鋰電池1、正負極材料、正負極材料堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池正極：正極：MnO2負極：負極：Zn2、工作機制、工作機制負極：負極：Zn + 2OH- -2e- =Zn(OH)2正極：正極：2MnO2 + 2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-氫氧化氧錳氫氧化氧錳堿性鋅錳電池構(gòu)造示意圖堿性鋅錳電池構(gòu)造示意圖 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 還原反應(yīng)還原反應(yīng)電解質(zhì)：電解質(zhì)：KOH總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn + 2MnO2 + 2H2O =2MnOOHZn(OH)23、優(yōu)缺點簡析、優(yōu)缺點簡析缺點：缺點：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴多數(shù)只能一次使用

4、，不能充電；價格較貴優(yōu)點：優(yōu)點： 比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流 和連續(xù)放電和連續(xù)放電其它一次電池其它一次電池鋅銀電池、鋰電池鋅銀電池、鋰電池鋅銀電池（紐扣電池）鋅銀電池（紐扣電池）電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為KOH濃溶液濃溶液正極：正極：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH負極：負極：Zn +2OH 2e- =ZnO+H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)： Zn+Ag2O=ZnO+2Ag電池的電壓一般為電池的電壓一般為1.59V，使用壽命較長。，使用壽命較長。二、二次電池二、二次電池鉛蓄電池、鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離

5、子電池池鉛蓄電池鉛蓄電池1、正負極材料、正負極材料正極：正極：PbO2負極：負極：Pb2、工作機制、工作機制電解質(zhì)：電解質(zhì)：H2SO4溶液溶液鉛蓄電池為典型的可充電電池，其電極反應(yīng)鉛蓄電池為典型的可充電電池，其電極反應(yīng)分為放電和充電兩個過程分為放電和充電兩個過程放電過程總反應(yīng)：放電過程總反應(yīng)：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s) + SO42- (aq)-2e- =PbSO4 (s)正極：正極：PbO2(s) + 4H+(aq)+SO42- (aq)+2e- =2PbSO4 (s) +2H2O(l) 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 還原反應(yīng)還原反應(yīng)

6、負極：負極：放電過程放電過程鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的逆過程逆過程2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充電過程充電過程PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq) 還原反應(yīng)還原反應(yīng)陰極：陰極：陽極：陽極：2PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + H+(aq) + SO42-(aq) 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)接電源負極接電源負極接電源正極接電源正極充電過程總反應(yīng)：充電過程總反應(yīng)：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)鉛蓄

7、電池的充放電過程：鉛蓄電池的充放電過程：放電放電充電充電3、優(yōu)缺點簡析、優(yōu)缺點簡析缺點：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、安全可靠、可重復使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉價格低廉其它二次電池其它二次電池鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池離子蓄電池（2004年江蘇高考）堿性電池具有容量大、放電電年江蘇高考）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。鋅流大的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電流總反應(yīng)式

8、為：以氫氧化鉀溶液為電解液，電流總反應(yīng)式為：Zn s 2MnO2 s H2O l Zn OH 2 s Mn2O3 s 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： 2MnO2 s H2O l 2e Mn2O3 s 2OH aq C 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0 2 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減電子，鋅的質(zhì)量理論上減小小6 5 g 答案：答案：C C三、燃料電池三、燃料電池氫氧燃料電池，氫氧燃料電池，烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料烴

9、、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池電池酸性氫氧燃料電池酸性氫氧燃料電池1、正負極材料、正負極材料正極室：通氧氣正極室：通氧氣負極室：通氫氣負極室：通氫氣電解質(zhì)：電解質(zhì)：H2SO4溶液溶液（氧化劑）（氧化劑）（燃料）（燃料）使用鉑電極使用鉑電極2、工作機制、工作機制2H2 - 4e- = 2H+負極：負極：正極：正極：O2 + 4H+ +4e- = 2H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2 + O2 = 2H2O3、優(yōu)缺點簡析、優(yōu)缺點簡析缺點：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)境友好能量轉(zhuǎn)換率高、清潔、對環(huán)境友好其它燃料電池其它燃料電池書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下

10、幾點：書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點：1 1電極反應(yīng)是一種離子反應(yīng)，遵循書寫離電極反應(yīng)是一種離子反應(yīng)，遵循書寫離子反應(yīng)的所有規(guī)則（如子反應(yīng)的所有規(guī)則（如“拆拆”、“平平”）；）；3 3負極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子負極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如4價的價的C在在酸性溶液中酸性溶液中以以CO2形式存在，形式存在，在在堿性溶液中堿性溶液中以以CO32形式存在）；形式存在）；2 2將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后，相加將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后，相加得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極

11、反應(yīng)；另一極反應(yīng)；4 4溶液中不存在溶液中不存在O2：在酸性溶液中它與：在酸性溶液中它與H結(jié)合成結(jié)合成H2O、在堿性或中性溶液中它與、在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成水結(jié)合成OH；練習：航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池具有練習：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。氫氧燃料電池高能、輕便、無污染的優(yōu)點。氫氧燃料電池有有酸式酸式和和堿式堿式兩種，它們放電時的總反應(yīng)都兩種，它們放電時的總反應(yīng)都可以表示為可以表示為2H2+O2=2H2O，酸式酸式電池中電電池中電解質(zhì)是解質(zhì)是酸酸，其，其負負極反應(yīng)可表示為極反應(yīng)可表示為2H2-4e-=4H+ ，則其正極反應(yīng)式為，則其正極反應(yīng)式為_ _ _

12、。堿式電池的電解質(zhì)是。堿式電池的電解質(zhì)是堿堿，其，其正極正極反應(yīng)式反應(yīng)式為為O2+2H2O+4e-=4OH-，則其負極反應(yīng)可表，則其負極反應(yīng)可表示為示為 _。O2+4e-+4H+=2H2O 2H2-4e-+4OH-=4H2O 練習、氫氣是燃料電池最簡單的燃料，雖然練習、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。常用使用方便，卻受到價格和來源的限制。常用的燃料往往是某些碳氫化合物，如：甲烷、的燃料往往是某些碳氫化合物，如：甲烷、汽油等。請寫出將圖中氫氣換成甲烷時所構(gòu)汽油等。請寫出將圖中氫氣換成甲烷時所構(gòu)成的甲烷燃料電池中成的甲烷燃料電池中a a極的電極反應(yīng)式：極的電極反應(yīng)

13、式： ，此時電池內(nèi)總的反應(yīng)式此時電池內(nèi)總的反應(yīng)式 ： 。 KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O課堂練習課堂練習P78 習題習題1、2、3化學電源化學電源1、一次電池、一次電池2、二次電池、二次電池3、燃料電池、燃料電池鋅錳干電池鋅錳干電池鉛蓄電池鉛蓄電池氫氧燃料電池氫氧燃料電池掌握每一類典型掌握每一類典型電池的正負極、電池的正負極、電極反應(yīng)；電極反應(yīng)；了解了解每一類電池的優(yōu)每一類電池的優(yōu)缺點；對其它電缺點；對其它電池有初步的認識池有初步的認識補充：補充：1、堿性蓄電池 這類電池一般壽命比鉛酸蓄電

14、池長很多，且拾攜帶很方便。 放電Ni-Cd電池：Cd + 2NiO(OH)2 + 2H2O = 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 充電 放電Ni-Fe電池：Fe + 2NiO(OH)2 + 2H2O = 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2 充電（ 堿性可充電電池及簡易充電座）堿性可充電電池及簡易充電座） 鋰電池鋰電池 鋰鋰是是密度最小的金屬，用鋰作為電密度最小的金屬，用鋰作為電池的負極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作池的負極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負極相比較，使用壽命大大延長。負極相比較，使用壽命大大延長。使用鋰電源的手機與手提電腦使用鋰電源的手機與手提電腦2、微型鋰電池、微型鋰電池 常用于

15、心臟起搏器、手機的一種微型電池，一般用金屬鋰作負極，常用于心臟起搏器、手機的一種微型電池，一般用金屬鋰作負極，石墨作正極，電解質(zhì)溶液為溶有四氯化鋁鋰（石墨作正極，電解質(zhì)溶液為溶有四氯化鋁鋰（LiAlCl4 ）的亞硫酸的亞硫酸氯（氯（SOCl2 ）。）。電池的總反應(yīng)式如下：電池的總反應(yīng)式如下：8Li + 3SOCl2 = 6LiCl + Li2SO3 + 2S 這種電池的容量大，電壓穩(wěn)定，能在這種電池的容量大，電壓穩(wěn)定，能在-56.70C- +71.10C的大范圍溫的大范圍溫差內(nèi)正常工作差內(nèi)正常工作自自1859年年GastonPlante提出鉛酸蓄電池概念以來，化學電源界提出鉛酸蓄電池概念以來，

16、化學電源界一直在探索新的高比能量、循環(huán)壽命長的二次電池。一直在探索新的高比能量、循環(huán)壽命長的二次電池。1990年日本年日本Sony公司率先研制成功并實現(xiàn)商品化的鋰離子電池是在鋰電池基礎(chǔ)公司率先研制成功并實現(xiàn)商品化的鋰離子電池是在鋰電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。鋰離子電池是以嵌鋰化合物作為正負極材料，具有上發(fā)展起來的。鋰離子電池是以嵌鋰化合物作為正負極材料，具有高電壓、大容量、自放電小及綠色環(huán)保優(yōu)點，基本解決了困擾鋰電高電壓、大容量、自放電小及綠色環(huán)保優(yōu)點，基本解決了困擾鋰電池的安全性差和充放電壽命短的問題。池的安全性差和充放電壽命短的問題。伴隨著向多媒體時代的邁進，筆記本電腦、移動無繩電話、攝伴隨著向

17、多媒體時代的邁進，筆記本電腦、移動無繩電話、攝像機等便攜電子產(chǎn)品的普及，使對鋰離子電池的需求日益增加，像機等便攜電子產(chǎn)品的普及，使對鋰離子電池的需求日益增加，1999年鋰離子電池全球需求量為年鋰離子電池全球需求量為402億只，預計到億只，預計到2004年將達到年將達到7.6億只，平均每年將增長億只，平均每年將增長15。鋰離子電池的顯著特點使其在其他。鋰離子電池的顯著特點使其在其他領(lǐng)域如電動汽車、空間技術(shù)、國防工業(yè)等方面展示了廣闊的應(yīng)用前領(lǐng)域如電動汽車、空間技術(shù)、國防工業(yè)等方面展示了廣闊的應(yīng)用前景和潛在的巨大經(jīng)濟效益景和潛在的巨大經(jīng)濟效益 化學電源先鋒化學電源先鋒鋰離子電池鋰離子電池3、海水電池

18、、海水電池 1991年，我國科學家首創(chuàng)以鋁年，我國科學家首創(chuàng)以鋁-空氣空氣-海水為材料組成的新型電池，海水為材料組成的新型電池，用作航海標志燈。該電池以取之不盡的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的用作航海標志燈。該電池以取之不盡的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。其電極反應(yīng)式如下：氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。其電極反應(yīng)式如下：負極：負極：4Al 12e- = 4Al3+正極：正極：3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH-總反應(yīng)式為：總反應(yīng)式為：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3這種電池的能量比普通干電池高這種電池的能量比普通干電池高20-50倍！倍！日本產(chǎn)

19、海水電池日本產(chǎn)海水電池 以以海水電池為能源的航海標志燈海水電池為能源的航海標志燈4、熔融鹽燃料電池、熔融鹽燃料電池 這是一種具有極高發(fā)電效率的大功率化學電池，在加拿大等少數(shù)發(fā)這是一種具有極高發(fā)電效率的大功率化學電池，在加拿大等少數(shù)發(fā)達國家己接近民用工業(yè)化水平。按其所用燃料或熔融鹽的不同，有達國家己接近民用工業(yè)化水平。按其所用燃料或熔融鹽的不同，有多個不同的品種，如天然氣、多個不同的品種，如天然氣、CO、-熔融碳酸鹽型、熔融磷酸鹽熔融碳酸鹽型、熔融磷酸鹽型等等，一般要在一定的高溫下（確保鹽處于熔化狀態(tài)）才能工作。型等等，一般要在一定的高溫下（確保鹽處于熔化狀態(tài)）才能工作。下面以下面以CO-Li2

20、CO3 + Na2CO3-空氣與空氣與CO2型電池為例加以說明：型電池為例加以說明：負極反應(yīng)式：負極反應(yīng)式：2CO + 2CO32- -4e- = 4CO2正極反應(yīng)式：正極反應(yīng)式：O2 + 2CO2 + 4e- = 2CO32-總反應(yīng)式為：總反應(yīng)式為：2CO + O2 = 2CO2該電池的工作溫度一般為該電池的工作溫度一般為6500C發(fā)表日期：發(fā)表日期：2003年年1月月9日日 出處：百科知識出處：百科知識2002.02 已經(jīng)有已經(jīng)有283位讀者讀過此文位讀者讀過此文 【編輯錄入編輯錄入其他化學電源其他化學電源美國密歇根大學的生物化學家裝配了靠細菌工作的燃料電池細菌像其他的活美國密歇根大學的生物化學家裝配了靠細菌工作的燃料電池細菌像其他的活細胞一樣能分解葡萄糖，并把這樣得到的能量轉(zhuǎn)變?yōu)槿姿嵯佘?，即萬能的細胞細胞一樣能分解葡萄糖，并把這樣得到的能量轉(zhuǎn)變?yōu)槿姿嵯佘眨慈f能的細胞電力。在這一過程中產(chǎn)生電子流，使整個細胞系統(tǒng)活躍起來。在燃料電池里面燃電力。在這一過程中產(chǎn)生電子流，使整個細胞系統(tǒng)活躍起來。在燃料電池里面燃燒的