第二節(jié)-化學(xué)電源第一頁，共36頁。閱讀教材P74后思考：1、目前化學(xué)電池主要分哪幾大類？分別有哪些代表？2、化學(xué)電池與其它能源相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？3、判斷電池的優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)主要是什么？第一頁第二頁，共36頁?；瘜W(xué)電池的分類化學(xué)電池

一次電池

二次電池

燃料電池

是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的化學(xué)電源，又稱連續(xù)電池。電池中的活性物質(zhì)（發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)）消耗到一定程度后，就不能使用了又稱充電電池或蓄電池。放電后經(jīng)充電可使電池中的活性物質(zhì)獲得再生，恢復(fù)工作能力，可多次重復(fù)使用。第二頁3第三頁，共36頁。一次電池普通鋅錳干電池堿性鋅錳電池鋅銀電池鋰電池……第三頁4第四頁，共36頁。二次電池鉛蓄電池鎘鎳電池氫鎳電池鋅銀電池……鋰離子電池聚合物鋰離子電池第四頁5第五頁，共36頁。燃料電池氫氧燃料電池甲醇燃料電池甲烷燃料電池煤氣燃料電池……第五頁6第六頁，共36頁。2優(yōu)點(diǎn):3電池優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn):①能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。②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。③易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。①比能量［符號(W·h/kg)，(W·h/L)］指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少②比功率[符號是W/kg，W/L)]指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小③電池的可儲存時間的長短第六頁第七頁，共36頁。一、一次電池介紹一次電池普通鋅錳干電池堿性鋅錳電池鋅銀電池鋰電池……第七頁8第八頁，共36頁。普通鋅錳干電池(-)Zn│NH4Cl│C(+)第八頁9第九頁，共36頁。負(fù)極（鋅筒）

Zn-2e-=Zn2+正極（石墨）

2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O總反應(yīng)：

Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O(-)Zn│NH4Cl│C(+)負(fù)極（鋅筒）

Zn-2e-=Zn2+正極（石墨）

2NH4++2e-=2NH3+H2總反應(yīng)：

Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2普通鋅錳干電池優(yōu)點(diǎn)：制作簡單、價格便宜。

缺點(diǎn)：放電時間短，電壓下降快。也可以寫成：第九頁10第十頁，共36頁。

隨著用電器朝著小型化、多功能化發(fā)展的要求，對電池的發(fā)展也提出了小型化、多功能化發(fā)展的要求。

體積小、性能好的堿性鋅－錳電池應(yīng)運(yùn)而生。這類電池的重要特征是電解液由原來的酸性變?yōu)殡x子導(dǎo)電性更好的堿性，負(fù)極也由鋅片改為鋅粉，反應(yīng)面積成倍增長，使放電電流大幅度提高。第十頁11第十一頁，共36頁。負(fù)極：Zn+2OH––2e–=Zn(OH)2

正極：2MnO2+2H2O+2e–=2MnOOH+2OH–

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

堿性電池

堿性鋅錳電池：(-)Zn│KOH(MnO2)│C(+)氫氧化氧錳第十一頁12第十二頁，共36頁。優(yōu)缺點(diǎn)簡析缺點(diǎn)：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴優(yōu)點(diǎn)：

比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電其它一次電池鋅銀電池、鋰電池第十二頁13第十三頁，共36頁。其電極分別為Zn和Ag2O,電解質(zhì)溶液為KOH,電極反應(yīng)分別為：負(fù)極

:

正極:（探討)根據(jù)上述條件，下列判斷正確的是（）

A.Zn是正極，Ag2O為負(fù)極

B.Zn是負(fù)極，Ag2O為正極

C.總反應(yīng)為：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2AgD.工作時，原電池負(fù)極區(qū)溶液的pH值增大BC------PH值減小------PH值增大Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-電池總反應(yīng)：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag鋅銀電池—紐扣電池

(-)Zn│KOH│Ag2O

(+)2e-第十三頁第十四頁，共36頁。有關(guān)鋰電池的知識:埋入人體內(nèi)作為某種心臟病人的心臟起搏器的電源,鋰電池(蓄電池)Li+MnO2=LiMnO2它的負(fù)極反應(yīng)為_____________________;能否用電解質(zhì)的水溶液？鋰電池：鋰作負(fù)極，其他導(dǎo)體作正極。優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量輕，電壓高，工作效率高，貯存壽命長。常作手機(jī)電池、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)和心臟起搏器的電源.鋰“能源金屬”是用于制造氫彈的重要原料.Li-e-=Li+不能，因?yàn)椋?Li+H2O

=2LiOH+H2↑心臟起搏器：它由起搏電路、電池和金屬外殼組成。目前國內(nèi)外植入式起搏器普遍使用鋰—碘電池，使起搏器的連續(xù)使用壽命達(dá)到了10年以上。由于金屬鈦生物相容性好，不銹蝕，故目前起搏器外殼都采用鈦材料.（-）Li（S）LiI（晶片）I2(+）

第十四頁第十五頁，共36頁。二、二次電池介紹二次電池鉛蓄電池鎘鎳電池氫鎳電池鋅銀電池……鋰離子電池聚合物鋰離子電池第十五頁16第十六頁，共36頁。負(fù)極：Pb(s)+SO42-(aq)-2e-

==PbSO4(s)（難溶于水）正極：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-

==PbSO4(s)+2H2O(l)Pb（s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)放電充電☆鉛蓄電池(可充電電池)----汽車用的電池2e-電解池反應(yīng)原電池反應(yīng)放電陽極：陰極：充電+-PbSO4(s)+2H2O(l)

-2e-

=PbO2(s)+4H+（aq)+SO42-(aq)+2+4PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)+20還原反應(yīng)氧化反應(yīng)放電時兩電極都增重。充電時原原電池的負(fù)極接外電源的_____極。負(fù)第十六頁第十七頁，共36頁。鎳-鎘（Ni-Cd)電池--使用壽命比鉛蓄電池長，可充電500次以上.鎳-鎘（Ni-Cd)電池發(fā)生如下反應(yīng)：Cd+NiO(OH)2+H2OCd(OH)2+Ni(OH)2,

（探討)

對于鎳-鎘（Ni-Cd)電池，下列判斷正確的是（）ANiO(OH)2是電池的負(fù)極B放電時Cd是電池的負(fù)極C充電時Ni(OH)2發(fā)生氧化反應(yīng)D正極反應(yīng)為Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO(OH)2+H2O負(fù)極正極BC0+3+2+2×正極√√×陽極第十七頁第十八頁，共36頁?！咎接憽扛哞F電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓?？偅?Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH下列敘述不正確的是()A.放電時負(fù)極反應(yīng)為：Zn—2e—+2OH—==Zn(OH)2B.充電時陽極反應(yīng)為：Fe(OH)3—3e—+5OH—==FeO42—+4H2OC.放電時每轉(zhuǎn)移3moL電子，正極有1molK2FeO4被氧化D.放電時正極附近溶液的堿性增強(qiáng)C√×被還原√√0+66e-第十八頁第十九頁，共36頁。燃料電池氫氧燃料電池甲醇燃料電池甲烷燃料電池煤氣燃料電池……三、燃料電池介紹第十九頁20第二十頁，共36頁。

新型燃料電池如氫—氧堿性燃料電池負(fù)極（Pt)：2H2-4e-+4OH-=4H2O正極(Pt):O2+4e-+2H2O=4OH-總反應(yīng)：

2H2+O2=2H2O優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化率高、可持續(xù)使用、無污染。燃料電池通常(Pt電極)負(fù)極：通可燃?xì)怏w；正極：通助燃?xì)怏w(失電子發(fā)生氧化反應(yīng)）(得電子發(fā)生還原反應(yīng)）☆特別強(qiáng)調(diào)：燃料電池并不燃燒；而是利用高能催化劑—質(zhì)子選擇膜，使氫分子分解成氫原子，氫原子失電子成H+，氧氣得電子，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。工作時，負(fù)極區(qū)PH減小工作時，正極區(qū)PH增大電解質(zhì)溶液PH減小酸性氫氧燃料電池（Pt)H2(g)H2SO4(1mol/L)O2(g)(Pt)負(fù)極（Pt)

：2H2–4e-=4H+

正極：

（Pt)O2+4e-+4H+=2H2O

總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O電解質(zhì)溶液PH變大

工作時，負(fù)極區(qū)PH減小工作時，正極區(qū)PH增大第二十頁第二十一頁，共36頁。介質(zhì)電池總反應(yīng)：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性負(fù)極正極中性負(fù)極

正極堿性負(fù)極正極2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-氫氧燃料電池第二十一頁22第二十二頁，共36頁。優(yōu)缺點(diǎn)簡析缺點(diǎn)：體積較大、附屬設(shè)備較多優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換率高、可持續(xù)使用、噪音低、清潔、對環(huán)境友好第二十二頁23第二十三頁，共36頁。①氧化劑與還原劑在工作時不斷補(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。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。其它燃料電池：烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池……第二十三頁第二十四頁，共36頁。CH4.O2.KOH作導(dǎo)電物質(zhì)則電極反應(yīng)為:負(fù)極_____________________正極_____________________總反應(yīng)式__________________CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

甲烷—氧堿性燃料電池第二十四頁第二十五頁，共36頁。一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔（Y2O3）的氧化鋯（ZrO2）晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2-。負(fù)極-----通入丁烷：電池總反應(yīng)：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O正極----通入空氣13O2+52e-=26O2-特別強(qiáng)調(diào)：正極---O2O2+4e-+2H2O=4OH-（堿性介質(zhì)）

O2+4e-+4H+=2H2O（酸性介質(zhì)）

O2+4e-=2O2-（熔融的金屬氧化物為電解質(zhì)）

O2+4e-+2CO2=2CO32-

（熔融的K2CO3為電解質(zhì)）

2C4H10-52e-+26O2--=8

CO2+

10H2O第二十五頁第二十六頁，共36頁?！咎接憽緾H3OH燃料電池、電解質(zhì)為KOH溶液，寫出電極反應(yīng)及電池總反應(yīng).負(fù)極：正極：電池總反應(yīng)：3O2+6H2O+12e-=12OH-2CH3OH+16OH--12e-=2CO32-+

12H2O2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3

+

6H2O第二十六頁第二十七頁，共36頁。(探討）以丙烷為燃料制作新型燃料電池，電池的正極通入O2和

CO2，負(fù)極通入丙烷，電解質(zhì)是熔融碳酸鹽。電池反應(yīng)方程式為

；放電時CO32－移向電池的____極。

C3H8+5O2=3CO2+4H2O正極：

負(fù)極：O2+2CO2+4e-=2CO32-

C3H8+10CO32-+20e-=13CO2+4H2O

負(fù)第二十七頁第二十八頁，共36頁。電極反應(yīng)式的書寫方法《優(yōu)化設(shè)計》P54“重難點(diǎn)·突破”第二十八頁第二十九頁，共36頁。

Fe—2e-=Fe2+

2H2O

+O2+4e-

=4OH-2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2

對比：書寫下列電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)：

Fe—2e-=Fe2+

2H++2e-

=H2↑Fe+2H+=Fe2++H2

↑負(fù)極：正極：總：稀硫酸FeCu稀硫酸FeCuNaCl溶液負(fù)極：正極：總：第二十九頁第三十頁，共36頁。負(fù)極：Cu—2e-=Cu

2+正極：4H+

+2NO3－

+2e-=2NO2

↑

+2H2O總：Cu+4H+

+2NO3－=2NO2↑+Cu

2++2H2O稀H2SO4負(fù)極：Al—3e-=Al3+

正極：2H++2e-=H2↑總：2Al+6H+=2Al3++3H2↑特殊原電池電極反應(yīng)式的書寫第三十頁第三十一頁，共36頁。

負(fù)極：

2Al+8OH－—6e-=2AlO2－

+4H2O正極：6H2O