1、第四章第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)第二節(jié) 化學(xué)電源化學(xué)電源1.知道化學(xué)電源的分類方法。知道化學(xué)電源的分類方法。2.熟悉幾種常見化學(xué)電源的組成和工作原理。熟悉幾種常見化學(xué)電源的組成和工作原理。3.了解化學(xué)電源廣泛的應(yīng)用及廢舊電池對環(huán)境了解化學(xué)電源廣泛的應(yīng)用及廢舊電池對環(huán)境的危害，設(shè)想其處理方法。的危害，設(shè)想其處理方法。4.電極反應(yīng)及總反應(yīng)的書寫。電極反應(yīng)及總反應(yīng)的書寫。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)重難點：重難點：1.常見化學(xué)電源的組成和工作原理。常見化學(xué)電源的組成和工作原理。2.電極反應(yīng)及總反應(yīng)的書寫。電極反應(yīng)及總反應(yīng)的書寫。電池分類化學(xué)電池太陽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能轉(zhuǎn)換成電

2、能的裝置將放射性同位素自然衰變時產(chǎn)生的熱能通過熱能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置現(xiàn)代生活，物質(zhì)越來越豐富，科技的應(yīng)用越來越廣泛，生活也現(xiàn)代生活，物質(zhì)越來越豐富，科技的應(yīng)用越來越廣泛，生活也越來越快捷、方便；當(dāng)然這樣美好的生活是建立在一定物質(zhì)基越來越快捷、方便；當(dāng)然這樣美好的生活是建立在一定物質(zhì)基礎(chǔ)上的，在現(xiàn)代生活中，在些東西是必不可少，如電池。難以礎(chǔ)上的，在現(xiàn)代生活中，在些東西是必不可少，如電池。難以想象，如果沒有電池，我們現(xiàn)在的生活會是什么樣子？這也從想象，如果沒有電池，我們現(xiàn)在的生活會是什么樣子？這也從另一角度說明電池的廣泛和應(yīng)用的廣泛。另一角度說明電池的廣泛和應(yīng)用的廣泛。學(xué)與問學(xué)與問在日常生活中

3、，你都用過電池，那你們用過在日常生活中，你都用過電池，那你們用過那些電池？它屬于那些類型？你知道電池的其它應(yīng)用那些電池？它屬于那些類型？你知道電池的其它應(yīng)用嗎？嗎？堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鉛蓄電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池等。廣泛應(yīng)用于通訊、交通、文化、辦公及家用電子產(chǎn)品。高科技、軍事、生產(chǎn)行業(yè)也有特殊應(yīng)用。下面來看各類下面來看各類電池電池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

4、記本電腦專用電池手機(jī)專用電池手機(jī)專用電池攝像機(jī)專用電池攝像機(jī)專用電池各式各樣的紐扣電各式各樣的紐扣電池池本節(jié)將學(xué)習(xí)化學(xué)電源或化學(xué)電池本節(jié)將學(xué)習(xí)化學(xué)電源或化學(xué)電池一、化學(xué)電池或電源一、化學(xué)電池或電源1.概念概念：化學(xué)電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。：化學(xué)電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。一次電池一次電池（干電池）：活性物質(zhì)消耗到一定（干電池）：活性物質(zhì)消耗到一定程度，就不能使用；程度，就不能使用；二次電池二次電池（充電電池或蓄電池）：放電后可（充電電池或蓄電池）：放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生；以再充電使活性物質(zhì)獲得再生；燃料電池燃料電池：一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學(xué)：一種連續(xù)將燃料和氧化劑的

5、化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。提問提問：那什么叫化學(xué)電池？：那什么叫化學(xué)電池？講：講：它主要包括一次電池、二次電池、燃料電池。它主要包括一次電池、二次電池、燃料電池。2、化學(xué)電池的分類（見書上）、化學(xué)電池的分類（見書上）化學(xué)電池化學(xué)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等氫氧燃料電池等鋰離子電池鋰離子電池銀鋅蓄電池銀鋅蓄電池普通普通鋅錳鋅錳干電池干電池鋅銀紐扣電池鋅銀紐扣電池甲烷燃料電池甲烷燃料電池甲、乙醇燃料電池甲、乙醇燃料電池講講現(xiàn)現(xiàn)代生產(chǎn)、生活和國防中廣泛使用電池，為什代生產(chǎn)、生活和國防中廣泛

6、使用電池，為什么？肯定不是因為它有什么不足，而應(yīng)是因為它有么？肯定不是因為它有什么不足，而應(yīng)是因為它有很多優(yōu)勢或長處，那化學(xué)電池有那些優(yōu)點？很多優(yōu)勢或長處，那化學(xué)電池有那些優(yōu)點？3、化學(xué)電源的優(yōu)點（書上）：、化學(xué)電源的優(yōu)點（書上）： （）能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。（）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（）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。的電池和電池組，使用方便。（）易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。（）易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。 問問面對許多原電池，我們怎樣判斷其優(yōu)劣或適合面對許多原電池，我們怎樣判斷其優(yōu)劣或適合某種需要？某

7、種需要？講講看單位質(zhì)量或單位體積所輸出電能的多少，或輸看單位質(zhì)量或單位體積所輸出電能的多少，或輸出功率大小以及電池儲存時間長短。除特殊情況外，出功率大小以及電池儲存時間長短。除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多，功率大儲存時間長質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多，功率大儲存時間長的電池，更適合電池使用者。的電池，更適合電池使用者。4、原電池的優(yōu)劣或適合某種需要判斷標(biāo)準(zhǔn)（書上）：、原電池的優(yōu)劣或適合某種需要判斷標(biāo)準(zhǔn)（書上）： 1）比能量：）比能量：電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，單位是電能的多少，單位是(Wh)/kg ,(Wh)/L2）比功率：）比功率：電池單

8、位質(zhì)量或單位體積所能輸出電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小，單位是功率的大小，單位是W/kg ,W/L3）儲存時間：）儲存時間：電池的儲存時間的長短電池的儲存時間的長短除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、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，更適合使用者的功率大、儲存時間長的電池，更適合使用者的需要。需要。5、化學(xué)電源的組成（了解）、化學(xué)電源的組成（了解）正極正極：常選用金屬氧化物：常選用金屬氧化物負(fù)極負(fù)極：常選用較活潑金屬：常選用較活潑金屬與活性物質(zhì)一起構(gòu)成電極的與活性物質(zhì)一起構(gòu)成電極的添加劑添加劑一般有：導(dǎo)電劑、一般有：導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、緩蝕劑等。粘

9、結(jié)劑、緩蝕劑等。電解液電解液：高導(dǎo)電率，化學(xué)穩(wěn)定性好、不易揮發(fā)、易于：高導(dǎo)電率，化學(xué)穩(wěn)定性好、不易揮發(fā)、易于 長期貯存長期貯存隔膜隔膜：較高離子傳輸能力，較低電子導(dǎo)電能力，好的：較高離子傳輸能力，較低電子導(dǎo)電能力，好的化學(xué)穩(wěn)定性和一定的機(jī)械強(qiáng)度?；瘜W(xué)穩(wěn)定性和一定的機(jī)械強(qiáng)度。講講有了前面這些了解，下面我們對于各種常見、常用電池進(jìn)有了前面這些了解，下面我們對于各種常見、常用電池進(jìn)行具體學(xué)習(xí)，我們先看幾種一次電池：普通鋅錳干電池、堿性行具體學(xué)習(xí)，我們先看幾種一次電池：普通鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池、銀鋅電池、鋰電池等。對每種電池，我們需要了鋅錳干電池、銀鋅電池、鋰電池等。對每種電池，我們需要了解該電

10、池的正、負(fù)極和電解質(zhì)溶液各是什么？電極反應(yīng)式及總解該電池的正、負(fù)極和電解質(zhì)溶液各是什么？電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式如何書寫，該類電池的優(yōu)、缺點等。反應(yīng)式如何書寫，該類電池的優(yōu)、缺點等。 二、一次電池（二、一次電池（又叫干電池又叫干電池）對各類電池的掌握與了解對各類電池的掌握與了解：該電池的正、負(fù)極和電解質(zhì)溶液：該電池的正、負(fù)極和電解質(zhì)溶液各是什么？電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式如何書寫，該類電池的優(yōu)、各是什么？電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式如何書寫，該類電池的優(yōu)、缺點等。缺點等。書寫化學(xué)電池中電極反應(yīng)式注意的問題：書寫化學(xué)電池中電極反應(yīng)式注意的問題：(3)(3)在正極上，若是電解質(zhì)溶液中的某種離子被還原，在正極上，若是

11、電解質(zhì)溶液中的某種離子被還原，無論該離子是強(qiáng)電解質(zhì)提供的，還是弱電解質(zhì)提供的，一律寫無論該離子是強(qiáng)電解質(zhì)提供的，還是弱電解質(zhì)提供的，一律寫離子符號。離子符號。(1)(1)正確判斷出化學(xué)電池的負(fù)極和正極，確定兩極上分別發(fā)生的正確判斷出化學(xué)電池的負(fù)極和正極，確定兩極上分別發(fā)生的具體反應(yīng)。具體反應(yīng)。(2)(2)確認(rèn)電極得失電子后的產(chǎn)物是否能與電解質(zhì)液發(fā)生反應(yīng)，若反確認(rèn)電極得失電子后的產(chǎn)物是否能與電解質(zhì)液發(fā)生反應(yīng)，若反應(yīng)，則應(yīng)寫與電解質(zhì)液反應(yīng)后的電極反應(yīng)式。應(yīng)，則應(yīng)寫與電解質(zhì)液反應(yīng)后的電極反應(yīng)式。(4)(4)書寫二次電池的電極反應(yīng)時，要注意判斷充電方向與放電書寫二次電池的電極反應(yīng)時，要注意判斷充電方向

12、與放電方向。放電時的電極反應(yīng)式倒過來即為充電時的電極反應(yīng)式方向。放電時的電極反應(yīng)式倒過來即為充電時的電極反應(yīng)式( (注意電子的得失注意電子的得失) )。另外注意：另外注意：正、負(fù)極電極反應(yīng)式得失電子數(shù)相等。正、負(fù)極電極反應(yīng)式得失電子數(shù)相等。電極反電極反應(yīng)式與總反應(yīng)式間的加減原則。應(yīng)式與總反應(yīng)式間的加減原則。（2）工作原理）工作原理(或總反應(yīng)式或總反應(yīng)式)：總：總：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H2 1 1、普通鋅錳干電池（酸性鋅錳電池）、普通鋅錳干電池（酸性鋅錳電池）（1）構(gòu)造）構(gòu)造：Zn | NH4Cl、淀粉、淀粉|MnO2鋅筒鋅筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通鋅普通鋅- -錳干

13、電池的結(jié)構(gòu)錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2 H2O和淀粉糊等和淀粉糊等負(fù)極（鋅筒）：負(fù)極（鋅筒）：正極（碳棒）：正極（碳棒）：Zn -2e = Zn2+NH4+2e-=2NH3+H2 副反應(yīng)副反應(yīng)：H2+2MnO2=Mn2O3+H2O 4NH3+Zn2+=Zn(NH3)42+ 有時要把一些副反應(yīng)寫入反應(yīng)式中，這樣使反應(yīng)式變得更復(fù)雜，有時要把一些副反應(yīng)寫入反應(yīng)式中，這樣使反應(yīng)式變得更復(fù)雜，但一樣可以書寫。具體如下。但一樣可以書寫。具體如下。總：總：Zn + 2MnO2 + 2NH4+ =Mn2O3 + 2NH3 + Zn2+ + H2O負(fù)極（鋅筒）：負(fù)極（鋅筒）：正極（碳棒）：正極（碳棒）：

14、Zn -2e = Zn2+2NH4 +2e+2MnO2=2NH3+Mn2O3+H2O鋅筒鋅筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通鋅普通鋅- -錳干電池的結(jié)構(gòu)錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等普通鋅錳電池普通鋅錳電池優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。缺點：放電時間短，電壓下降快。缺點：放電時間短，電壓下降快。講講正正極生成的氨被電解質(zhì)溶液吸收，生成的氫氣被二氧化錳氧化極生成的氨被電解質(zhì)溶液吸收，生成的氫氣被二氧化錳氧化成水。干電池的電壓成水。干電池的電壓1 5 V1 6 V。在使用中鋅皮腐蝕，電壓逐。在使用中鋅皮腐蝕，電壓逐漸下降，不能重新充電復(fù)原，因而不宜長時間

15、連續(xù)使用。這種電漸下降，不能重新充電復(fù)原，因而不宜長時間連續(xù)使用。這種電池的電量小，在放電過程中容易發(fā)生氣漲或漏液。而今體積小，池的電量小，在放電過程中容易發(fā)生氣漲或漏液。而今體積小，性能好的堿性鋅性能好的堿性鋅錳干電池是電解液由原來的酸性變?yōu)殡x子導(dǎo)電錳干電池是電解液由原來的酸性變?yōu)殡x子導(dǎo)電性能更好的堿性，負(fù)極也由鋅片改為鋅粉，反應(yīng)面積成倍增加，性能更好的堿性，負(fù)極也由鋅片改為鋅粉，反應(yīng)面積成倍增加，使放電電流大加幅度提高。堿性干電池的容量和放電時間比普通使放電電流大加幅度提高。堿性干電池的容量和放電時間比普通干電池增加幾倍，其結(jié)構(gòu)見教材上干電池增加幾倍，其結(jié)構(gòu)見教材上P75。 堿性電池堿性電

16、池 2、堿性鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池（2）工作原理）工作原理：負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：Zn+2OH-2e- = Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-（1）構(gòu)造）構(gòu)造：Zn | KOH | MnO2。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，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)放電總：總：Zn + 2MnO2 +2H2O= 2MnO(OH)+ Zn(OH)23、鋅銀鈕扣電池、鋅銀鈕扣電池正極正極：負(fù)極負(fù)極：總反應(yīng)總反應(yīng):（1）構(gòu)造）構(gòu)造：Zn | K

17、OH | Ag2OAg2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH-Zn + Ag2O + H2O 2Ag + Zn(OH)2Zn +2OH-2e- =Zn(OH)2優(yōu)點優(yōu)點：比能量大，電壓穩(wěn)定，：比能量大，電壓穩(wěn)定，儲存時間長，適宜小電流連續(xù)儲存時間長，適宜小電流連續(xù)放電。放電。閱讀閱讀資料卡片資料卡片鋰電池及后面的表鋰電池及后面的表4-1 鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比較，使用壽命大大相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比較，使用壽命大大延長。鋰電池也種類多，下面我們了解一些常用鋰延長。鋰電池也種類多，下面我們了解

18、一些常用鋰電池。電池。4、鋰電池、鋰電池（非水有機(jī)溶劑電解液（非水有機(jī)溶劑電解液）（1）構(gòu)造）構(gòu)造：Li | 非水有機(jī)電解質(zhì)液非水有機(jī)電解質(zhì)液 | C+SOCl2(亞硫酰氯亞硫酰氯)(2)原理：總原理：總：8Li3SOCl26LiClLi2SO32S正極正極：負(fù)極負(fù)極：Li - e- = Li+ 3SOCl2+8e-=SO32-+2S+6Cl-另一類：（另一類：（1）構(gòu)造）構(gòu)造：Li | 非水有機(jī)電解質(zhì)液非水有機(jī)電解質(zhì)液 | MnO2（CuO）等）等（2）原理：總：）原理：總：Li + MnO2 = LiMnO2正極正極：負(fù)極負(fù)極：Li - e- = Li+ MnO2 + e- = MnO2-

19、 負(fù)極：負(fù)極：2Li - 2e- = 2Li+，正極：正極：I2 + 2e- = 2I-，優(yōu)點優(yōu)點：比能量高（高能、質(zhì)輕），電壓高，工：比能量高（高能、質(zhì)輕），電壓高，工作溫度寬，可儲存時間長。作溫度寬，可儲存時間長。使用壽命延長，工使用壽命延長，工作效率高。作效率高。與作負(fù)極材料的金屬相比較，相同質(zhì)量時鋰與作負(fù)極材料的金屬相比較，相同質(zhì)量時鋰提供電子數(shù)最多。提供電子數(shù)最多。再一類（再一類（1）構(gòu)造）構(gòu)造：Li | 非水有機(jī)電解質(zhì)液非水有機(jī)電解質(zhì)液 | C+I2（2）原理）原理：總：總：2Li + I2 = 2LiI可充電電池也稱為二次電池，可以反復(fù)充電電和放電，是電池發(fā)可充電電池也稱為二次電

20、池，可以反復(fù)充電電和放電，是電池發(fā)展的一個重要方向。二次電池的代表是鉛蓄電池，鉛蓄電池可放展的一個重要方向。二次電池的代表是鉛蓄電池，鉛蓄電池可放電亦可充電，它是用硬橡膠和透明塑料制成長方形外殼，在正極電亦可充電，它是用硬橡膠和透明塑料制成長方形外殼，在正極板上有一層棕褐色的板上有一層棕褐色的PbO2，負(fù)極是海棉狀的金屬鉛，兩極均浸，負(fù)極是海棉狀的金屬鉛，兩極均浸入硫酸溶液中，且兩極間用橡膠或微孔塑料隔開。入硫酸溶液中，且兩極間用橡膠或微孔塑料隔開。鉛蓄電池鉛蓄電池除一次電池外，二次電池更加適用，下面我們來具除一次電池外，二次電池更加適用，下面我們來具體學(xué)習(xí)二次電池。體學(xué)習(xí)二次電池。三、二次電

21、池（可充電電池）三、二次電池（可充電電池）二次電池特點：二次電池特點：又稱又稱充電電池充電電池或或蓄電池蓄電池，放電后可以再充電，放電后可以再充電，使活性物質(zhì)可以獲得使活性物質(zhì)可以獲得再生。這類電池可反再生。這類電池可反復(fù)多次使用。復(fù)多次使用。1、鉛蓄電池、鉛蓄電池（1）構(gòu)造）構(gòu)造：Pb | H2SO4 | PbO2 負(fù)極負(fù)極: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4正極正極: PbO2+4H+SO42 + 2e-= PbSO4 +2H2OPb(s)+PbO2(s)+2H2SO 2PbSO4(s)+2H2O(l)放電放電充電充電（2）工作原理）工作原理：放電放電：（：（寫出電極反應(yīng)式寫

22、出電極反應(yīng)式）H2SO4 鉛蓄電池是以平行排列鉛蓄電池是以平行排列的鉛、鉛銻合金或鉛鈣合的鉛、鉛銻合金或鉛鈣合金柵板為主架，柵格中交金柵板為主架，柵格中交替地填充著負(fù)極和正極地替地填充著負(fù)極和正極地鉛和二氧化鉛，電解質(zhì)為鉛和二氧化鉛，電解質(zhì)為H2SO4溶液。溶液。放電如此，充電又如何？放電如此，充電又如何？PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- 陰極：陰極：與外接電源與外接電源負(fù)極負(fù)極相連相連陽極：陽極：與外接電源與外接電源正極正極相連相連PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H+ SO42-充電充電：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO 2P

23、bSO4(s)+2H2O(l)放電放電充電充電充電過程總反應(yīng)充電過程總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4注意注意：放電叫原電池，分為正、負(fù)極；充電時叫電解：放電叫原電池，分為正、負(fù)極；充電時叫電解池，分陰、陽極。各反應(yīng)式相反。池，分陰、陽極。各反應(yīng)式相反。(白色沉白色沉淀淀) Pb(Pb(鉛鉛)PbSOPbSO4 4( (硫酸鉛硫酸鉛) )PbOPbO2 2PbSOPbSO4 4增加增加硫酸濃度變硫酸濃度變小小, ,密度密度變變小小化化學(xué)學(xué)能能電電能能PbSOPbSO4 4 PbOPbO2 2PbSOPbSO4 4( (硫酸鉛硫酸鉛) Pb(Pb(鉛鉛) )減減少少硫酸

24、硫酸濃濃度度變變大大, ,密度密度變變大大電電能能化學(xué)化學(xué)能能(負(fù)極負(fù)極)(正正極極) (電解液電解液) Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放電放電充電充電缺點：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(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉2、鎳鎘電池、鎳鎘電池（1）構(gòu)造）構(gòu)造：Cd | KOH | NiOOH （2）工作原理）工作原理：Cd+2NiOOH+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放電放電充電充電放電放電：負(fù)極：負(fù)極：Cd-2e-+2OH- = Cd(O

25、H)2正極：正極：2NiOOH+H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-Cd(OH)2 +2e-= Cd +2OH- 陰極陰極：與外接電源與外接電源負(fù)極負(fù)極相連相連陽極陽極：與外接電源與外接電源正極正極相連相連2Ni(OH)2 - 2e- + 2OH-=2NiOOH+H2O充電充電：Cd+2NiOOH+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放電放電充電充電3.鎳氫電池鎳氫電池圓柱圓柱可充可充鎳氫鎳氫電池電池 方形可充鎳氫電池方形可充鎳氫電池 鎳氫（鎳氫（MH-Ni) 電池：電池：（1）構(gòu)造）構(gòu)造： H2| KOH | NiOOH負(fù)極：負(fù)極： 1/2H2 + OH- - e- = H2O

26、 正極：正極： NiOOH + H2O + e-= Ni(OH)2 + OH-（2）原理：總：）原理：總：1/2H2 + NiOOH Ni(OH)2 放電放電充電充電分別寫出正、負(fù)極的電極反應(yīng)式分別寫出正、負(fù)極的電極反應(yīng)式Ni/MH電池優(yōu)點：電池優(yōu)點：1）能量密度高；能量密度高；2） 無鎘污染，是無鎘污染，是一種綠色電池；一種綠色電池；3） 可大電流快速充放電；可大電流快速充放電；4） 電池工電池工作電壓為作電壓為1.2V；5） 在小型便攜電子器件、電動工具、在小型便攜電子器件、電動工具、電動車輛和混合動力車上逐步得到應(yīng)用。電動車輛和混合動力車上逐步得到應(yīng)用。4.鋰離子電池鋰離子電池（2 2）

27、原理：總反應(yīng)式：）原理：總反應(yīng)式：LiCoO2C6放電充電CoO2LiC6 （1）構(gòu)造）構(gòu)造： LiC6 | 有機(jī)電解液有機(jī)電解液 | LiCoO2 優(yōu)點優(yōu)點： 1.工作電壓高工作電壓高 2.比能量大比能量大 3. 循環(huán)壽命長循環(huán)壽命長 4.自放電率低自放電率低 5. 無記憶效應(yīng)無記憶效應(yīng) 6.污染小污染小部分主流產(chǎn)品供電基本原理、性能和相對價格部分主流產(chǎn)品供電基本原理、性能和相對價格一次電池一次電池大有發(fā)展前景的燃料電池 燃料電池是利用氫氣、天然氣、甲醇等燃料與氧氣或空氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時釋放出來的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的一類原電池。目前燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)近80%，約為火力發(fā)電的2倍。這是

28、因為火力發(fā)電中放出的廢熱太多。燃料電池的噪聲及硫氧化物、氮氧化物等廢氣污染都接近零；燃料電池發(fā)明于19世紀(jì)30年代末，經(jīng)反復(fù)試驗、改進(jìn)，到20世紀(jì)60年代才開始進(jìn)入實用階段。在燃料電池中，比較典型的是氫氧燃料電池。下面我們來逐一學(xué)習(xí)各種燃料電池。 除前面所講的兩類電池外，還有一類更有發(fā)展前景除前面所講的兩類電池外，還有一類更有發(fā)展前景的電池，它就是燃料電池。的電池，它就是燃料電池。燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池。燃料一般為極反應(yīng)

29、產(chǎn)物不斷排出電池。燃料一般為氫氣、烴、氫氣、烴、肼、甲醇、氨、煤氣等。氧化劑一般為氧氣或空氣，肼、甲醇、氨、煤氣等。氧化劑一般為氧氣或空氣，也可為其它氧化性物質(zhì)。也可為其它氧化性物質(zhì)。四、燃料電池四、燃料電池1.氫氧燃料電池氫氧燃料電池1、 氫氧燃料電池氫氧燃料電池 總反應(yīng)方程式總反應(yīng)方程式 ：2H2O22H2O 兩個電極均為惰性電極（石墨兩個電極均為惰性電極（石墨/鉑：吸附氣體能力強(qiáng)）鉑：吸附氣體能力強(qiáng)）（1）構(gòu)造）構(gòu)造：Pt(H2) | 強(qiáng)酸或強(qiáng)堿等強(qiáng)酸或強(qiáng)堿等 | Pt(O2) 氫氧燃料電池電極反應(yīng)氫氧燃料電池電極反應(yīng)2H2 - - 4e- - = 4H+ O2 + 4e- - + 4H

30、+ = 2H2O2H2 - - 4e- - = 4H+ O2 + 4e- - + 2H2O = 4OH- -2H2 + 4OH- - - - 4e- - = 4H2O O2 + 4e- - + 2H2O = 4OH- -優(yōu)點：優(yōu)點：是能量轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)是能量轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)80%以上（各種燃料電池都基本如以上（各種燃料電池都基本如此），且其燃燒的產(chǎn)物為水，因此不污染環(huán)境。（燃料電池是唯此），且其燃燒的產(chǎn)物為水，因此不污染環(huán)境。（燃料電池是唯一同時兼?zhèn)錈o污染、高效率、適用廣、無噪聲和具有連續(xù)工作和一同時兼?zhèn)錈o污染、高效率、適用廣、無噪聲和具有連續(xù)工作和積木化的動力裝置）。積木化的動力裝置）。 （2

31、） CH4 |KOH|O2總反應(yīng)：總反應(yīng)：CH4+2O2+2OH- CO32-+3H2O 負(fù)極：負(fù)極：CH4 + 10OH- - 8e- CO32- + 7H2O 正極：正極：2O2 + 8e- + 4H2O 8OH- 2、 甲烷燃料電池甲烷燃料電池 （1） CH4 |H2SO4|O2總反應(yīng)：總反應(yīng)：CH4+2O2 2CO2+2H2O 負(fù)極：負(fù)極：CH4 - 8e- + 2H2O CO2 + 8H+ 正極：正極：2O2 + 8e- + 8H+ 4H2O （3） CH4 |熔融氧化物（熔融氧化物（O2-）Y2O3、ZrO2等等 |O2總反應(yīng)：總反應(yīng)：CH4+2O2 CO2+2H2O 負(fù)極：負(fù)極：

32、CH4 + 4O2- - 8e- CO2 + 2H2O 正極：正極：2O2 + 8e- 4O2- （4） CH4 |熔融碳酸鹽類如熔融熔融碳酸鹽類如熔融Na2CO3 |O2總反應(yīng)：總反應(yīng)：CH4+2O2CO2+2H2O 負(fù)極：負(fù)極：CH4 + 4CO32- - 8e- 5CO2+ 2H2O 正極：正極：2O2 + 8e- + 4CO2 4CO32- 思考：思考：甲醇燃料電池甲醇燃料電池 （電解質(zhì)為電解質(zhì)為KOHKOH）書書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點2 2負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)負(fù)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)（如物

33、，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，在形式存在，在堿性溶液中堿性溶液中以以CO32-形式存在）；形式存在）；1 1將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后，相加得到總反應(yīng)，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)即得到另一極反應(yīng)；即總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反應(yīng)；即守恒原則、守恒原則、加合原則。加合原則。3 3OO2 2得電子變成得電子變成OO2-2-，溶液中不存在溶液中不存在O2-：在酸性溶：在酸性溶液中它與液中它與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-；通過書寫可知通過書寫可

34、知：金屬類電池，一般會已知一個反應(yīng)式金屬類電池，一般會已知一個反應(yīng)式（正極或總反應(yīng)式），燃料類電池所有反應(yīng)式都可以（正極或總反應(yīng)式），燃料類電池所有反應(yīng)式都可以要求自己書寫。要求自己書寫。 1991 1991年，我國首創(chuàng)，用作海上標(biāo)志燈。以海水為年，我國首創(chuàng)，用作海上標(biāo)志燈。以海水為電解液，靠空氣中的氧使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。海電解液，靠空氣中的氧使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。海水、空氣取之不盡，用之不竭。（水、空氣取之不盡，用之不竭。（寫出電極反應(yīng)式寫出電極反應(yīng)式） 負(fù)極負(fù)極：4A1-12e4A1-12e- - 4A14A13+3+ 正極正極：3O3O2 2+6H+6H2 2O+12eO+12e-

35、 - 12OH12OH- - 電池總反應(yīng)式電池總反應(yīng)式：4A1+3O4A1+3O2 2+6H+6H2 2O O4A1(OH)4A1(OH)3 3 這種海水電池比這種海水電池比“干電池干電池”的能量高的能量高20205050倍。倍。五、其它類電池五、其它類電池 （1）、電解質(zhì)為非氧化性強(qiáng)酸溶液）、電解質(zhì)為非氧化性強(qiáng)酸溶液 ：如稀硫酸：如稀硫酸總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：2Al+6H+ = 2Al3+ + 3H2 6H+ +6e- =3H2（還原反應(yīng)）；（還原反應(yīng)）； 2Al -6e-=2Al3+ （氧化反應(yīng)）。（氧化反應(yīng)）。 （2）若電解質(zhì)為強(qiáng)堿）若電解質(zhì)為強(qiáng)堿 ：如如KOH總反

36、應(yīng)式：總反應(yīng)式：負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：2Al +2OH- +2H2O=2AlO2- + 3H2 6H2O+6e- =3H2 +6OH- 2Al +8OH-6e-=2AlO2- +4H2O負(fù)極：負(fù)極： Al+ 4OH3e- =Al O2 +2H2O 正極：正極：2H2O + 2 e- = H2+ 2OH 總：總：2Al+ 2OH +2H2O =2Al O2 + 3H2 （3）若電解質(zhì)為氧化性酸）若電解質(zhì)為氧化性酸 ：如濃硝酸如濃硝酸總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：Cu + 4H+ +2NO3-=2NO2 + Cu 2+ + 2H2OCu 2e- = Cu 2+2H+ +NO3 +

37、e- = NO2 + H2O3、鎂鋁電池：、鎂鋁電池：電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為NaOH若電解質(zhì)溶液改為稀硫酸又如何？若電解質(zhì)溶液改為稀硫酸又如何？心臟起博器中用了這樣一個原電池心臟起博器中用了這樣一個原電池( (示意圖示意圖) )： 已知人體血液的已知人體血液的pH值在值在7. .357. .45之間。將之間。將心臟起博器，植入如心臟起博器，植入如圖紅色區(qū)域圖紅色區(qū)域靜脈血管內(nèi)靜脈血管內(nèi)，請寫出電，請寫出電極反應(yīng)式并分析其工作原理。極反應(yīng)式并分析其工作原理。放出電脈沖進(jìn)行工作放出電脈沖進(jìn)行工作Zn-Zn-負(fù)極，負(fù)極，Pt-Pt-正極；人體體液作正極；人體體液作電解質(zhì)，溶解氧做氧化劑。電解質(zhì)，溶

38、解氧做氧化劑。負(fù)極反應(yīng)：負(fù)極反應(yīng)：2Zn-4e+4OH2Zn-4e+4OH- -=2Zn(OH)=2Zn(OH)2 2 正極反應(yīng)：正極反應(yīng)：O O2 2+4e+2H+4e+2H2 2O=4OHO=4OH- -電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：2Zn+O2Zn+O2 2+2H+2H2 2O=2Zn(OH)O=2Zn(OH)2 21、銀器皿日久表面逐漸變黑色，這是由于生成硫銀器皿日久表面逐漸變黑色，這是由于生成硫化銀，有人設(shè)計用原電池原理加以除去，其處理化銀，有人設(shè)計用原電池原理加以除去，其處理方法為：將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器方法為：將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中，再將變黑的銀器浸入溶液中，放置

39、一段時間中，再將變黑的銀器浸入溶液中，放置一段時間后，黑色會褪去而銀不會損失。后，黑色會褪去而銀不會損失。試回答：在此原電池反應(yīng)中，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)試回答：在此原電池反應(yīng)中，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為為 ；正極發(fā)生的反應(yīng)為正極發(fā)生的反應(yīng)為 ；反應(yīng)過程中產(chǎn)生臭雞蛋氣味的氣體，原電池總反反應(yīng)過程中產(chǎn)生臭雞蛋氣味的氣體，原電池總反應(yīng)方程式為應(yīng)方程式為 Al -3e- = Al3Ag2S+2e- = 2Ag+S2-3Ag2S+2Al+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S思考與練習(xí)思考與練習(xí)2.熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用視，可用Li2CO3和

40、和Na2CO3的熔融鹽混合物做電解的熔融鹽混合物做電解質(zhì)，質(zhì)，CO為陽極燃?xì)猓諝馀c為陽極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣為陰極的混合氣為陰極助燃?xì)?，制得在助燃?xì)?，制得?50下工作的燃料電池，完成有下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：關(guān)的電池反應(yīng)式：負(fù)極反應(yīng)式：負(fù)極反應(yīng)式：2CO+2CO32- = 4CO2+4e-正極反應(yīng)式：正極反應(yīng)式： 總電池反應(yīng)：總電池反應(yīng)： 2CO2+O2+4e- = 2CO32-2CO+O2 = 2CO23. 氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池

41、的總反應(yīng)式是：反應(yīng)式是： 1/2H2+NiO(OH) Ni(OH)2據(jù)此反應(yīng)判斷，下列敘述中正確的是（據(jù)此反應(yīng)判斷，下列敘述中正確的是（ ）A. 電池放電時，負(fù)極周圍溶液的電池放電時，負(fù)極周圍溶液的pH不斷增大不斷增大B. 電池放電時，鎳元素被氧化電池放電時，鎳元素被氧化C. 電池充電時，氫元素被還原電池充電時，氫元素被還原D. 電池放電時，電池放電時，H2是負(fù)極是負(fù)極CD放電放電充電充電4. 有人設(shè)計出利用有人設(shè)計出利用CH4和和O2的反應(yīng)，用鉑電極在的反應(yīng)，用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于CH4在在O2中燃燒，則下列說法正確的是中燃燒

42、，則下列說法正確的是 ( ) 每消耗每消耗1molCH4可以向外電路提供可以向外電路提供8mole- 負(fù)極上負(fù)極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式：失去電子，電極反應(yīng)式： CH4 + 10 OH- 8e- = CO32- + 7 H2O 正極上是正極上是O2獲得電子，電極反應(yīng)式為：獲得電子，電極反應(yīng)式為： O2 + 2 H2O + 4 e- = 4 OH- 電池放電后，溶液電池放電后，溶液pH升高升高 A. B. C. D. A 5.蓄電池在放電時是起原電池作用，充電時是起電解池作用，愛迪生電池分別在充電和放電時發(fā)生的反應(yīng)為： 根據(jù)愛迪生蓄電池的原理作出下列判斷中錯誤的是（）放電時，F(xiàn)e為負(fù)極，Ni

43、O2為正極充電時陽極上的電極反應(yīng)為：Ni(OH)2-2e - +2OH-=NiO2+2H2O放電時，電解質(zhì)溶液中的陰離子向正極方向移動。蓄電池的電極必須浸在某種酸性溶液中蓄電池的電極必須浸在某種堿性溶液中A.和 B.只有 C.和 D.和 A A6、（、（高考）堿性電池具有容量大、放電電流大的高考）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。鋅特點，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅-錳堿性電池以氫氧化錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電流總反應(yīng)式為：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(fù)極電池工作時，電子由正極通過外電路流向負(fù)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)