《化学电源》课件3

典例讲解
下图为氢氧燃料电池原理 示意图，按照此图的提示， 下列叙述正确的是 AD A．a电极是负极 B．b电极的电极反应为： 4OH-－4 e－＝2H2O ＋Ｏ2 C ．电池工作时，电子由 正极通过外电路流向负极 D ．氢氧燃料电池是一种 具有应用前景的绿色电源
典例讲解
据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧 气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达 现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一 个 月 才 充 一 次 电 。 其 电 池 反 应 为 ： 2CH3OH + 3O2 + 4OH— 2CO32— + 6H2O，则下列说法错误的是 A Ａ．放电时CH3OH参与反应的电极为正极 Ｂ．充电时电解质溶液的pH逐渐增大 Ｃ．放电时负极的电极反应为： CH3OH－6e－ ＋8OH－ ＝ CO32— + 6H2O Ｄ．充电时每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子
2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
固体燃料电池
介质 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
负 极
2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O O2 + 4e-= 2O2－
C．电池负极的反应式为：CH3OH+H2O－6e－=CO2+6H+
D．电池的正极反应式为：O2+2H2O+4e－=4OH－
将洁净的铁片和其它金属片A、B、C、D分别放在浸有NaCl溶液的滤纸 上并压紧（如图所示）。在每次实验时，记录电压表指针的移动方向和 电压表的读数如下：
V
金属 ① ② ③
玻璃板
MnO 2
金属外壳
负极：Zn + 2OH– – 2e– = Zn(OH)2 正极：2MnO2 + 2H2O +2e– = 2MnOOH + 2OH– 总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O = 2MnOOH + Zn(OH)2
锌银电池
负极：Zn + 2OH– – 2e– = ZnO + H2O 正极：Ag2O + H2O + 2e– = 2Ag + 2OH– 总反应：Zn + Ag2O = ZnO +2Ag
正负极的判断
电极
负极
电极材料 反应类型
还原性较 氧化反应 强的金属 还原性较 还原反应 弱的金属
电子流动方 向
负极向外电 路提供电子 正极从外电 路得到电子
正极
电池的分类
通过日常生活和学习，你知道哪些电池？它们 都是化学电池吗？它们在哪些方面得到应用？
化学电池
将化学能转换成 电能的装置 将太阳能转换 成电能的装置 将放射性同位素自然衰 变时产生的热能通过热 电转换器转变为电能的 装置
化 学 电 源
化 学 电 源
原电池知识复习
电池的分类 化学电源的分类 几种电池介绍
实践活动
科学视野 课堂小结 作业布置
典例精析
研究性学习
组成原电池的条件
• 有两种活动性不同的金属（或一种是非金 属导体）作电极 • 电极材料均插入电解质溶液中 • 两极相连形成闭合电路 • 一个自发进行的氧化还原反应
正 极
负 极 正 极
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
化学电池与新能源
请考虑，化学电池有污染，这个问题如何解决？ （开发新能源）
风力发电 地热发电
发 电
生活垃圾发电 核电 潮汛发电 ……
典例讲解
航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便
和不污染环境等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两
正极： O2 + 4 H+ +4 e- = 2H2O 该电池的电动势为1.24V，设有一长满绿藻的正方形游 泳池，边长10m，在平均光照度下每 1㎝2 面积上可按 上述原电池产生1mA 电流，求该游泳池产生的总电力。 1.24×1×102×104=1.24Kw
这种电池比能量大、电压稳定，储存时间 长，适宜小电流连续放电，常制成纽扣式电池， 广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微 型电子仪器。
锂电池
锂电池以金属锂作负极，石墨作正极，电解质 溶液由四氯化铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酰氯 （SOCl2）中组成
负极：8Li – 8e– = 8Li+ 正极：3SOCl2 + 8e– = SO32– + 2S + 6Cl– 总反应：8Li #43; 2S
指针移动方向 (－) (－) (+) (－)
电压 0.65 0.78 0.25 1.35
Fe A B C
金属片 滤纸 铜片
④
D 0.20 ⑤ (－) 请回答下列问题： ⑴ 在第①组组成的原电池中，一段时间后，铁片上出现了红褐色物质。请 用电极反应方程式和化学反应方程式表示其产生红褐色物质的过程。 负极：2Fe － 4e－ == 2Fe2+ 正极： O2 + 4e－ + 2H2O == 4OH－ 2Fe + O2 + 2H2O== 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O== 4Fe(OH)3 C＞A＞D＞B ⑵ A、B、C、D四种金属的金属性强弱顺序 ， B 金属一定不能从硫酸铜溶液中置换出铜。 ⑶ 若滤纸改用NaOH溶液浸润，则在滤纸上能看到有蓝色物质析出的是 B （填字母）金属。其对应的原电池的电极反应式为： 负极 正极 2Cu － 4e－ = 2Cu2 +
随着用电器朝着小型化、 多功能化发展的要求，对 电池的发展也提出了小型 化、多功能化发展的要求。
体积小、性能好的碱性锌－ 锰电池应运而生。这类电池的重要 特征是电解液由原来的中性变为离 子导电性更好的碱性，负极也由锌 片改为锌粉，反应面积成倍增长， 使放电电流大幅度提高。
碱性锌锰电池
锌粉和KOH 的混合物
O2 + 4e－ + 2H2O == 4OH－
典例讲解
熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。 可用Li2CO3和NaLi2CO3的熔融盐混合物作电解质，
CO为燃气，空气与CO2的混合气为助燃气，制得在
650℃下工作的燃料电池。下列说法正确的是（ BD ） A.正极反应式：O2+2H2O+4e-=4OHB.负极反应式：CO+CO32--2e-=2CO2 C.燃料电池工作时CO32- 离子向正极迁移
D．在充电过程中Na+通过膜的流向为从左到右
如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃 料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质 子(H+)和电子。电子经外电路、质子经内电路到达 另一极与氧气反应。电池总反应式为：2CH3OH＋3O2 ＝2CO2＋4H2O。下列说法中正确的是 BC A．右边的电极为电池的负极，b处通入的是空气 B．左边的电极为电池的负极，a处通入的是甲醇
可以把上述反应写成一个可逆反应方程式： Pb (s) + PbO2 (s) +2 H2SO4 (aq) 放电 2PbSO4 (s) +2H2O (l)
充电
镉镍电池与氢镍电池：
镉镍电池总反应：
Cd+ 2NiO(OH) +2 H2O 氢镍电池总反应： 1/2H2+ 2NiO(OH) 课后思考：
放电 充电 放电 充电
铅蓄电池充电的反应：
还原反应 阴极 PbSO4 (s) + 2e- = Pb(s) + SO42-(aq) 氧化反应 阳极 PbSO4 (s) +2H2O (l) - 2e- = PbO2 (s) +4H+ (aq) +SO42(aq) 总反应： 2PbSO4 (s) +2H2O (l) = Pb (s) + PbO2 (s) +2 H2SO4 (aq)
种，它们放电时的电池总反应方程式都可表示为： 2H2 +O2 = 2H2O，酸式氢氧燃料电池的电解质是酸， 其负极反应可表示2H2 – 4e-=4H+，则其正极反应表示 为： O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O ；碱式氢氧燃料电池的电
解质是碱，其正极反应表示为O2 + 2H2O + 4e- = 4OH，则其负极反应可表示为： 2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O 。
铅蓄电池
镉镍电池
二次电池
氢镍电池
锌银电池
锂离子电池
聚合物锂离子电池
……
铅蓄电池
铅蓄电池放电的电极反应：
负极（ Pb ） Pb(s)+ SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s) 正极（PbO2） PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s) +2H2O(l) 总反应： Pb(s)+ PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s) +2H2O(l)
锂电池的特点及用途
锂是密度最小的金属，用锂作为电池 的负极，跟用相同质量的其他金属作负 极相比较，使用 寿命大大延长。锂电池 的比能量高电压高，工作温度宽。由于 锂电池性能优异，广泛应用于军事和空 间领域，民用领域以微小功率为主，例 如用作电脑、手表、照相机、心脏起搏 器等的电源
二、二次电池介绍
下图是一种正在投入生产的大型蓄电系统。左右两 侧为电解质储罐，中 央为电池，电解质通过泵不断在储罐和电池间循环；电池中的左右两侧 为电极，中间为离子选择性膜，在电池放电和充电时该膜可允许钠离子 通过；放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2（右罐）和NaBr3（左罐）， 放电后，分别变为Na2S4和NaBr。下列说法正确的是（ AD ）