高中化學(xué)必修2第二章_第二節(jié)_第二課時(shí)

1、空氣電池空氣電池鋰電池鋰電池第二節(jié)第二節(jié) 化學(xué)能與電能化學(xué)能與電能第二課時(shí)第二課時(shí)電極材料電子流向反應(yīng)類型組 成 負(fù) 極 正 極 電解質(zhì)相對(duì)活潑相對(duì)活潑的金屬的金屬流出電子流出電子氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)酸酸、堿、堿或鹽的或鹽的溶液溶液相對(duì)不活潑的相對(duì)不活潑的金屬金屬（或能導(dǎo)（或能導(dǎo)電的非金屬）電的非金屬）流入電子流入電子還原反應(yīng)還原反應(yīng)原電池的組成原電池的組成 普通鋅錳電池普通鋅錳電池堿性電池堿性電池 鎳鎳鎘鎘電電池池小型高性能燃料電池小型高性能燃料電池 鋰離子電池鋰離子電池 鎳氫電池鎳氫電池 上圖是鋅錳干電池上圖是鋅錳干電池干電池負(fù)極：負(fù)極：Zn 2e- - = Zn2+（負(fù)極）（負(fù)極）（正極）（

2、正極）2NH4 4+ 2e- = 2NH3+H2總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2正極：正極：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等等干電池負(fù)極：負(fù)極：Zn 2e- - = Zn2+（負(fù)極）（負(fù)極）（正極）（正極）正極：正極：2NH4 4+ 2e- = 2NH3+H2總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2其他干

3、電池：其他干電池： 堿性鋅堿性鋅- -錳干電池、錳干電池、銀銀- -鋅紐扣電池等鋅紐扣電池等優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：攜帶方便攜帶方便缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：電量小，污染大電量小，污染大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2、蓄電池、蓄電池（1 1）鉛蓄電池）鉛蓄電池正極材料上正極材料上涂有棕褐色涂有棕褐色的的PbOPbO2 2，負(fù)極，負(fù)極材料是海綿材料是海綿狀的金屬鉛，狀的金屬鉛，兩極浸在兩極浸在H H2 2SOSO4 4溶液中。溶液中。寫出電極反寫出電極反應(yīng)式。應(yīng)式。鉛蓄電池鉛蓄電池鉛蓄電池鉛蓄電池總反應(yīng)：總反應(yīng)：Pb+PbO2+2

4、H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H+2SO42- -=2PbSO4+2H2O負(fù)極：負(fù)極：Pb- -2e- -+SO42- -=PbSO4正極：正極：PbO2+2e- -+4H+SO42- -=PbSO4+2H2O鉛蓄電池總反應(yīng)：總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H+2SO42- -=2PbSO4+2H2O負(fù)極：負(fù)極：Pb- -2e- -+SO42- -=PbSO4正極：正極：PbO2+2e- -+4H+SO42- -=PbSO4+2H2O其他蓄電池：其他蓄電池：鎳鎳- -鎘蓄電池、銀鎘蓄電池、銀- -鋅蓄電池等鋅蓄電池等優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)

5、：可反復(fù)使用可反復(fù)使用 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：污染大污染大 隨著用電器朝著隨著用電器朝著小型化、多功能化發(fā)小型化、多功能化發(fā)展的要求，對(duì)電池的展的要求，對(duì)電池的發(fā)展也提出了小型化、發(fā)展也提出了小型化、多功能化發(fā)展的要求。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)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(lái)而生。這類電池的重要特征是電解液由原來(lái)的中性變?yōu)殡x子導(dǎo)電性更好的堿性，負(fù)極也由的中性變?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(zhǎng)，使放電電鋅片改為鋅粉，反應(yīng)面積成倍增長(zhǎng)，使放電電流大幅度提高。流大幅度提高。銀鋅電池銀鋅電池正極殼填充正極殼填充Ag

6、Ag2 2O O和石墨，負(fù)極蓋填充鋅汞合金，和石墨，負(fù)極蓋填充鋅汞合金，電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液KOHKOH。反應(yīng)式為：。反應(yīng)式為：2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 寫出電極反應(yīng)式。寫出電極反應(yīng)式。充電充電放電放電1970-1975, 開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的銀鋅、鎳鎘電池技術(shù)。開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的銀鋅、鎳鎘電池技術(shù)。 1975-1983, 為美國(guó)海軍生產(chǎn)潛水艇用銀鋅電池。為美國(guó)海軍生產(chǎn)潛水艇用銀鋅電池。 1979-1987,為為美國(guó)國(guó)家能源部發(fā)展電動(dòng)車用的鎳鋅電池。美國(guó)國(guó)家能源部發(fā)展電動(dòng)車用的鎳鋅電池。 1998-1992, 為美國(guó)海軍發(fā)展世界上最

7、大的鎳鎘電池用于核潛水艇。為美國(guó)海軍發(fā)展世界上最大的鎳鎘電池用于核潛水艇。鎘鎳電池鎘鎳電池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放放電電充充電電負(fù)極材料：負(fù)極材料：CdCd ，正極材料正極材料：涂有：涂有NiONiO2 2 ，電解，電解質(zhì)：質(zhì)：KOHKOH溶液溶液。反應(yīng)式如下：。反應(yīng)式如下：寫出電極反應(yīng)式。寫出電極反應(yīng)式。氫氧燃料電池氫氧燃料電池氫氧燃料電池氫氧燃料電池Pt電極H2O2氫氧燃料電池模擬氫氧燃料電池模擬KOH航天技術(shù)上使用的一種電航天技術(shù)上使用的一種電池，它具有高能、輕便、池，它具有高能、輕便、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。用不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。用PtPt做電極，做電極，

8、KOHKOH溶液溶液做電解做電解液，因其反應(yīng)與氫氧燃燒液，因其反應(yīng)與氫氧燃燒相似，故稱為氫氧燃燒電相似，故稱為氫氧燃燒電池。請(qǐng)寫出各電極的電極池。請(qǐng)寫出各電極的電極反應(yīng)。反應(yīng)。若將氫氣換成甲烷，若將氫氣換成甲烷，寫出各電極的電極反應(yīng)寫出各電極的電極反應(yīng)新型燃料電池新型燃料電池 燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全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(shí)，不斷從外部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時(shí)，不斷從外界輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池界輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池燃料電池 把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能

9、量轉(zhuǎn)換器能量轉(zhuǎn)換器” 2H2 + O2 = 2H2O點(diǎn)燃點(diǎn)燃?xì)溲跞剂想姵貧溲跞剂想姵囟嗫仔越饘匐姌O，具有催化性能多孔性金屬電極，具有催化性能燃料電池 把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換器能量轉(zhuǎn)換器”2 H2 + O2 = 2 H2O點(diǎn)燃點(diǎn)燃?xì)溲跞剂想姵貧溲跞剂想姵?常見(jiàn)的燃料電池還有甲烷燃料電池、鋁常見(jiàn)的燃料電池還有甲烷燃料電池、鋁- -空氣燃料電池、熔融鹽燃料電池等空氣燃料電池、熔融鹽燃料電池等優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：效率高、無(wú)污染，裝置可持續(xù)使用效率高、無(wú)污染，裝置可持續(xù)使用多孔性金屬電極，具有催化性能多孔性金屬電極，具有催化性能鋰電池鋰

10、電池 鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電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，使用壽命大大延長(zhǎng)。負(fù)極相比較，使用壽命大大延長(zhǎng)。鋰電池鋰電池干電池干電池疊層電池疊層電池紐扣電池紐扣電池各類電池各類電池減減 少少 污污 染染節(jié)節(jié) 約約 資資 源源 熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用重視，可用Li2CO3和和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，質(zhì)，CO為陽(yáng)極燃?xì)?，空氣與為陽(yáng)極燃?xì)猓諝馀cCO2的混合氣體為陰極的混合氣體為陰極助燃?xì)?，制得在助燃?xì)?，制得?50

11、下工作的燃料電池，完成有關(guān)下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：的電池反應(yīng)式： 陽(yáng)極反應(yīng)式：陽(yáng)極反應(yīng)式：2CO+2CO32- - 4CO2+4e- - 陰極反應(yīng)式：陰極反應(yīng)式：_ 總電池反應(yīng)式：總電池反應(yīng)式：_練習(xí)與鞏固2CO+O22CO2O2+2CO2+4e- -2CO32- - 隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問(wèn)題被提到議事日程，其首要原因是行集中處理的問(wèn)題被提到議事日程，其首要原因是 A利用電池外殼的金屬材料利用電池外殼的金屬材料 B防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染壤和水源

12、的污染 C不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 D回收其中石墨電極回收其中石墨電極練習(xí)與鞏固答案為答案為B家庭小實(shí)驗(yàn)家庭小實(shí)驗(yàn)（教材（教材107頁(yè)）頁(yè)） 在一瓣橘子上相隔在一瓣橘子上相隔0.5 cm分別插一小分別插一小段銅片和鋁片，把銅片和鋁片的另一端段銅片和鋁片，把銅片和鋁片的另一端通過(guò)導(dǎo)線接觸耳機(jī)的兩極，試試能否聽(tīng)通過(guò)導(dǎo)線接觸耳機(jī)的兩極，試試能否聽(tīng)到到“嘎嘎嘎嘎”聲。能夠從耳機(jī)中聽(tīng)到聲。能夠從耳機(jī)中聽(tīng)到“嘎嘎嘎嘎”聲，說(shuō)明了什么？用其他金屬、水聲，說(shuō)明了什么？用其他金屬、水果、液體再試一試。果、液體再試一試。研究性課題研究性課題（教材（教材106頁(yè)）頁(yè)） 調(diào)

13、查常用電池的種類、使用范圍、調(diào)查常用電池的種類、使用范圍、性能和價(jià)格，以及電池中的氧化劑和還性能和價(jià)格，以及電池中的氧化劑和還原劑。調(diào)查廢舊電池是如何處理的，以原劑。調(diào)查廢舊電池是如何處理的，以及回收廢舊電池的意義和價(jià)值。及回收廢舊電池的意義和價(jià)值。小小 結(jié)結(jié) 由化學(xué)方程式書寫電極反應(yīng)式：由化學(xué)方程式書寫電極反應(yīng)式：找出氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的物質(zhì)，確找出氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的物質(zhì)，確定正負(fù)極反應(yīng)的物質(zhì)；定正負(fù)極反應(yīng)的物質(zhì)；利用電荷守恒分別寫出電極反應(yīng)式；利用電荷守恒分別寫出電極反應(yīng)式；驗(yàn)證：兩電極反應(yīng)式相加所得式子和驗(yàn)證：兩電極反應(yīng)式相加所得式子和原化學(xué)方程式相同，則書寫正確。原化學(xué)方程式相同，則

14、書寫正確。 化學(xué)電源的分類化學(xué)電源的分類類 型一次電池二次電池燃料電池只能使用一次，不只能使用一次，不能充電復(fù)原繼續(xù)使能充電復(fù)原繼續(xù)使用的化學(xué)電池用的化學(xué)電池酸（或堿）性鋅酸（或堿）性鋅- -錳錳干電池、銀干電池、銀- -鋅紐扣鋅紐扣電池、鋰電池電池、鋰電池放電后能充電復(fù)原放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用的化學(xué)電繼續(xù)使用的化學(xué)電池池鉛蓄電池、鎳鉛蓄電池、鎳- -鎘蓄鎘蓄電池、銀電池、銀- -鋅蓄電池鋅蓄電池將燃料燃燒的化學(xué)將燃料燃燒的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能能直接轉(zhuǎn)變成電能的電池的電池氫氧燃料電池、鋁氫氧燃料電池、鋁- -空氣燃料電池、熔空氣燃料電池、熔融鹽燃料電池融鹽燃料電池 含 義示 例迅猛發(fā)展的綠色

15、環(huán)保電池是指近年來(lái)研制、開(kāi)發(fā)和已迅猛發(fā)展的綠色環(huán)保電池是指近年來(lái)研制、開(kāi)發(fā)和已 投入使投入使用的高性能、無(wú)污染電池。用的高性能、無(wú)污染電池。金屬氫化物鎳電池金屬氫化物鎳電池與鎘鎳電池有相與鎘鎳電池有相同的工作電壓同的工作電壓(12(12伏伏) )，但由于采用了，但由于采用了稀土合金或稀土合金或TiNiTiNi合金儲(chǔ)氫合金儲(chǔ)氫材料作為材料作為 負(fù)極活性物質(zhì)負(fù)極活性物質(zhì)，取代了致癌物質(zhì)鎘，使其，取代了致癌物質(zhì)鎘，使其 成為一種成為一種綠色環(huán)保電池。綠色環(huán)保電池。 鋰離子蓄電池鋰離子蓄電池系由系由碳作負(fù)極，嵌鋰的金屬氧碳作負(fù)極，嵌鋰的金屬氧化物作化物作 正極和有機(jī)電解質(zhì)構(gòu)成正極和有機(jī)電解質(zhì)構(gòu)成，其工作電壓為，其工作電壓為3636伏，因此一伏，因此一個(gè)個(gè) 鋰離子電池相當(dāng)三個(gè)鎘鎳或金屬氫化物鎳電池鋰離子電池相當(dāng)三個(gè)鎘鎳或金屬氫化物鎳電池?？沙潆妷A可充電堿錳電池錳電池是在是在堿性鋅錳原電池堿性鋅錳原電池基礎(chǔ)上發(fā)展起基礎(chǔ)上發(fā)展起 來(lái)的，由于應(yīng)用了來(lái)的，由于應(yīng)用了無(wú)汞化的鋅粉及新型添加劑，不僅保持了原電池?zé)o汞化的鋅粉及新型添加劑，不僅保持了原電池 的電流放電的電流放電特性，而且能充電使用幾十次至幾百次。特性，而且