第二节 化学电源

各类电池
锂电池
各 类 电 池
干电池
叠层电池
纽扣电池
用途广泛的电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
用途广泛的电池
用于“神六”的太阳能电 池
笔记本电脑专用电池 手机专用电池
摄 像 机 专 用 电 池
各 式 各 样 的 纽 扣 电 池
［学与问］在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知 道电池的其它应用吗？
一次 电池如普通锌锰电池 ________ 二次 电池如铅蓄电池 化学电池________ 燃料 电池如氢氧燃料电池 _________ 3．化学电池的优点
(1)化学电池的能量转换效率较高，供能稳定可靠。 (2)可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池 及电池组。 (3)使用方便，易于维护。 4．判断电池优劣的主要标准
＋
2＋
【例2】.锂电池是一代新型高能电池，它以质量 轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功 多种锂电池，某种锂电池的总反应为 Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（ B ） A、 Li是正极，电极反应为Li － e- = Li+ B、 Li是负极，电极反应为Li － e- = Li+ C、 Li是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2 – D、 Li是负极，电极反应为Li －2e- = Li2+
(1)比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位 (W· h)/kg或(W· h)/L。 (2)比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位
W/kg或W/L。
(3)比时间:电池的可储存时间的长短。 除特殊情况外,质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存 时间长的电池,更适合使用者的需要。
减少污染
节约资源
碱性锌锰电池 常见的化学电池是锌锰电池，构造如下图所示。
铅蓄电池：如图所示：
氢氧燃料电池的工作原理(教材P77图4-6)
A
2e
-
2e
-
氢气
H+
H+
OH OH -
氧气
H2O 负极 正极
燃 料 电 池
介质
电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
酸性
中性 碱性
负极 正极 负极 正极 负极 正极
2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
氢氧燃料电池带动小电器
电池中附有氧气的碳棒为正极，附有氧 气的碳棒为正极。
电子贺卡
贺卡发出红光 和音乐声音
电解槽
Na2SO4 溶液
石墨电极
[燃料电池]:
一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池. 电池的电极本身不包含活性物质,只是一个催化转化元件.工作时, 燃料和氧化剂连续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成 物不断地被排除,于是电池就连续不断地提供电能.清洁、能量转 换率高的特点。
优点：能量转化率高，可持续使用，对环境友好
用途：宇宙飞船，应用前景广阔
2.其它燃料电池：是用金属铂片插入KOH溶液作 电极,又在两极上分别通甲烷或其它烃燃料和氧气 氧化剂。
电池反应为：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O 电极反应式为： 负极：CH4＋10OH-－8e ＝CO32-＋7H2O； 正极：4H2O＋2O2＋8e ＝8OH。
【例3】实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气 已知铅蓄电池放电时发生如下反应： 负极：Pb + SO42--2e-＝PbSO4 正极: PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O 今若制得Cl2 0.050mol,这时电池内消耗n(H2SO4) 是( C ) A.0.025mol B.0.050mol C.0.10mol D.0.20mol
(2)Li电池:负极:Li,正极可以是:CuO、FeS2 、MnO2 、C等; 无机溶剂亚硫酰氯SOCl2在炭极上发生还原反应.电解液 是由四氯铝化锂LiAlCl4溶解于亚硫酰氯中组成.它的总 反应是锂与亚硫酰氯发生反应,生成氯化锂、亚硫酸锂和 硫。 总反应：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S (+) 3SOCl2+8e- = 6Cl- +2S+SO32(-) 8Li－8e-=8Li+ ;
(2)该燃料电池的电极反应式为： 正极：13O2＋52e－＝26O2－ 负极：2C4H10＋26O2－－52e－＝8CO2＋10H2O 负 极移动。(填“正”或 则固体电解质中的O2－向________ “负”)
电池的发展方向
• 光电池使用方便,特别是近年来 微小型半导体逆变 器迅速发展,促使其应用更加快捷.美,日,欧和发展 中国家都制定出庞大的 光伏技术发展计划,开发方 向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性,降低成 本,不断扩大产 业.目前已有80多个 • 国家和地区形成 • 商业化,半商业化 • 生产能力,年均增 • 长达16,市场开拓 • 从 空间转向地面 • 系统应用。
负极： Zn - 2e- + 2OH- ＝ Zn(OH)2 正极：2MnO2 + 2e-+ 2H2O ＝ 2MnOOH + 2OH3.高能电池：
(1)AgZn电池:负极为Zn,正极为Ag2O,电解质:KOH, 特点:比能量大、电压稳定、储存时间长、适宜小电流连续放电、 便携等优点。
电池反应: Zn + Ag2O +H2O ＝ Zn(OH) 2+ 2Ag 负极: Zn+2OH- －2e-＝ Zn(OH) 2 ; 正极: Ag2O + H2O＋2e-＝2Ag + 2OH- ;

源，它的充电和放电过程可表示为： 2Ag＋Zn(OH)2 Ag2O＋Zn＋H2O，
在此电池放电时，负极上发生反应的物质是 ( D ) A．Ag C．Ag2O B．Zn(OH)2 D．Zn
【例2】 蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电 时起电解池的作用。下面是爱迪生蓄电池分别在充 电和放电时发生的反应： Fe＋NiO2＋2H2O Fe(OH)2＋Ni(OH)2 下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是 ( BD ) A．放电时，Fe是负极，NiO2是正极 B．蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中 C．充电时，阴极上的电极反应为： Fe(OH)2＋2e－＝Fe＋2OH－ D．放电时，电解质溶液中的阴离子向正极方向移 动
正极： PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-＝PbSO4 + 2H2O
2.(充放电)可逆反应式:充电时电极反应式与放电时电极反应式相反,所以可以把 上述反应写成一个可逆反应式 Pb + PbO2 + 2H2SO 4 放电 充电 2PbSO4+2H2O
【例1】
银锌电池广泛用作各种电子仪器的电
飞船上使用的氢氧燃料电池的两个电极均由多孔性碳制 成。通入的气体由空隙中逸出，并在电极表面放电，总反 应式为：2H2＋O2＝2H2O
(1)以KOH溶液为电解质构成燃料电池，
H2 则负极通入____
－－4e－＝4H O 2H ＋ 4OH ，电极反应式为____2 ， 2
正极通入_____ O2 ，电极反应式为_____ O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
化学电池
将化学能转换成电能的装置
电池 太阳能电池
将太阳能转换成电能的装置
原子能电池
将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能 转换器转变为电能的装置
一、化学电池 1．概念 化学电池是利用________ 原电池 原理，将________ 电能 化学能 转化为_____ 的装置。 2．化学电池的分类
二、化学电池的分类介绍
一次电池 1.普通锌锰干电池:活性物质为NH4Cl和淀粉糊作电解质,还填有 MnO2 和炭黑.电极反应式： 总反应 Zn+2NH4++2MnO2=Zn2++Mn2O3+2NH3↑+H2O
负极: Zn - 2e-＝Zn2+ 正极: 2NH4+ + 2e-+ 2MnO2＝Mn2O3+2NH3↑＋H2 O 2.碱性锌锰干电池:活性物质为KOH和淀粉糊作电解质 ,还填有MnO2 和炭黑.电极反应式： 总反应: Zn+2MnO2+2H2O＝2MnOOH+ Zn(OH)2
燃料电池是使气体燃料氧化直接产生电流的装置，燃料 电池的研究是本世纪最具挑战性的课题之一。最近有人 制造了一种燃料电池：一个电极通入空气，另一个电极 通入丁烷，电池的电解质是掺杂了Y2O3(三氧化二钇)的 ZrO2(二氧化锆)晶体，它在高温下能传导O2－，试回答下 列问题： (1)该电池放电时的化学反应方程式为： ________________________________________________ 。 2C4H10＋13O2＝8CO2＋10H2O
【例3】 见蓝本P65 【活学活用】3题
二次电池
铅蓄电池：其电池反应可以正向和逆向进行.蓄电池放电时为自发 电池,充电时为电解池.充电后电池容量得到恢复,充放电次数可达 千百次 . 1.放电时电极反应式: 总反应：Pb + PbO2 + 2H2SO4＝2PbSO4 + 2H2O
负极: Pb + SO42- -2e-＝PbSO4
1.氢氧燃料电池：一种高效低污染的新型电池。
A.酸性条件下工作原理：
总(电池)反应：2H2 + O2＝2H2O