第二節(jié) 化學(xué)電源

第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)化學(xué)電源形形色色的電池

A

CuZn

稀H2SO4KOH溶液CH4O2H2Oa極b極用途廣泛的電池用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池化學(xué)電池用于“神六”的太陽(yáng)能電池筆記本電腦專用電池手機(jī)專用電池?cái)z像機(jī)專用電池各式各樣的紐扣電池化學(xué)電池在日常生活和學(xué)習(xí)中，你用過哪些電池，你知道電池的其它應(yīng)用嗎？電池化學(xué)電池太陽(yáng)能電池原子能電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將放射性同位素自然衰變時(shí)產(chǎn)生的熱能通過熱能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置你知道嗎？1、概念:將化學(xué)能變成電能的裝置2、分類:①一次電池又稱不可充電電池——干電池②二次電池又稱充電電池——蓄電池③燃料電池——?dú)溲跞剂想姵鼗瘜W(xué)電池銀鋅鈕扣電池正極：Ag2O+H2O+

2e-=2Ag+2OH－負(fù)極：Zn+2OH－-2e-=Zn(OH)2總反應(yīng)：

Zn+Ag2O+H2O

=Zn(OH)2

+2Ag一次電池一次電池普通鋅錳電池鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2

和H2O等普通干電池優(yōu)點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：放電時(shí)間短，電壓下降快。堿性鋅-錳干電池電解質(zhì)：KOH負(fù)極：——ZnZn+2OH--2e-

=Zn(OH)2正極：——MnO22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-

缺點(diǎn)：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價(jià)格較貴優(yōu)點(diǎn)：比能量和儲(chǔ)存時(shí)間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電電池反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2堿性電池

一次電池二次電池鉛蓄電池放電過程總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+SO42--2e-=PbSO4

正極：PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O

氧化反應(yīng)

還原反應(yīng)負(fù)極：①放電過程鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的逆過程鉛蓄電池負(fù)極正極②充電過程PbSO4+2e-=Pb+SO42-

還原反應(yīng)陰極：陽(yáng)極：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-

氧化反應(yīng)接電源負(fù)極接電源正極充電過程總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4鉛蓄電池的充放電過程：Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O放電充電缺點(diǎn)：比能量低、廢棄電池污染環(huán)境優(yōu)點(diǎn)：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉其它二次電池鎳鎘電池、鎳氫電池、銀鋅電池、鋰電池、鋰離子電池……鉛蓄電池燃料電池燃料電池是利用燃料和氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電源。（氫氣、甲烷、肼、甲醇、氨等燃料電池……）氫氧燃料電池堿性電解質(zhì)（KOH）負(fù)極:2H2-4e-+4OH-==4H2O正極:O2+2H2O+4e-==4OH-總反應(yīng):2H2+O2==2H2O若把氫氧化鉀換成硫酸,電極反應(yīng)式又該如何呢？酸性電解質(zhì)：負(fù)極：2H2-4e-==4H+正極：O2+4H++4e-==2H2O總反應(yīng)：2H2+O2==2H2O若將上述電池的電解液換成質(zhì)子交換膜，所形成的電池就是質(zhì)子交換膜電池，質(zhì)子交換膜能允許氫離子通過，請(qǐng)寫出質(zhì)子交換膜電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。負(fù)極：2H2-4e-==4H+正極：O2+4H++4e-==2H2O總反應(yīng)：2H2+O2==2H2O①氧化劑與還原劑在工作時(shí)不斷補(bǔ)充；②反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出；③能量轉(zhuǎn)化率高(超過80%)，普通的只有30%，有利于節(jié)約能源。

缺點(diǎn)：體積較大、附屬設(shè)備較多

優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換率高、清潔、對(duì)環(huán)境好其它燃料電池：烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池……燃料電池的規(guī)律燃料電池與前幾種電池的差別：

①燃料做負(fù)極，助燃劑氧氣為正極②電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng)，只起傳導(dǎo)電子的作用。若將上述堿性電池中的燃料換成甲烷，請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。

總反應(yīng)式：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O正極：2O2+8e-+4H2O=8OH-負(fù)極：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O若將上述堿性電池中的燃料換成甲醇，請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。

總反應(yīng)：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O正極：3O2+12e-+6H2O=12OH-

負(fù)極：2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O怎樣書寫燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式？書寫步驟：1、寫出燃燒反應(yīng)；2、根據(jù)電解液改寫燃料電池總反應(yīng)；3、寫出正極的電極反應(yīng)式(一般較簡(jiǎn)單);正極反應(yīng)一般為：①酸性介質(zhì)O2+4H++4e－=2H2O②堿性介質(zhì)O2+2H2O+4e－=4OH－

4、由燃料電池總反應(yīng)減去正極的電極反應(yīng)式得負(fù)極的電極反應(yīng)式。其它常見化學(xué)電源的電極反應(yīng)式也可據(jù)此寫出熔融鹽燃料電池是一種高溫燃料電池。其工作原理是在負(fù)極通入燃料，在正極通入氧氣，使用高溫熔融鹽作為電解質(zhì)。某燃料電池使用碳酸鉀作為熔融鹽電解質(zhì)，在一極通入一氧化碳，在另一極通入二氧化碳和氧氣的混合氣，已知該電池的一個(gè)電極反應(yīng)式為：CO＋CO32－－2e－＝2CO2,請(qǐng)根據(jù)原電池的工作原理，寫出另一電極反應(yīng)的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。固體氧化物燃料電池是一種采用固體氧化物作為電解質(zhì)的燃料電池。該電池中的固體氧化物電解質(zhì)是一種特殊的固體電解質(zhì)，能夠允許氧離子通過。其工作原理是在負(fù)極通入燃料，在正極通入氧氣，而氧氣所形成的氧離子能夠通過氧化物電解質(zhì)。某燃料電池使用固體氧化物作為電解質(zhì)，在一極通入一氧化碳，在另一極通入氧氣，請(qǐng)根據(jù)原電池的工作原理，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。小結(jié)：化學(xué)電源1、一次電池2、二次電池3、燃料電池——鋅錳干電池——鉛蓄電池——?dú)溲跞剂想姵卣莆彰恳活惖湫碗姵氐恼?fù)極、電極反應(yīng)；了解每一類電池的優(yōu)缺點(diǎn)；對(duì)其它電池有初步的認(rèn)識(shí)沖擊高考題:1、（江蘇高考）堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電流總反應(yīng)式為：Zns＋2MnO2s＋H2Ol＝ZnOH2s＋Mn2O3s下列說法錯(cuò)誤的是（）A

電池工作時(shí)，鋅失去電子B

電池正極電極反應(yīng)式為：

2MnO2s＋H2Ol＋2e＝Mn2O3s＋2OHaqC

電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向負(fù)極D

外電路中每通過02mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少65gC2:氫氣是燃料電池最簡(jiǎn)單的燃料，雖然使用方便，卻受到價(jià)格和來源的限制。常用的燃料往往是某些碳?xì)浠衔?，如：甲烷、汽油等。?qǐng)寫出將圖中氫氣換成甲烷時(shí)所構(gòu)成的甲烷燃料電池中a極的電極反應(yīng)式：

，此時(shí)電池內(nèi)總的反應(yīng)式:

。KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O