第二節(jié)化學(xué)能與電能3

1、干電池堿性電池蓄電池鋰離子電池燃料電池形形色色的電池形形色色的電池“震動(dòng)動(dòng)力充電電池震動(dòng)動(dòng)力充電電池”勺水充電勺水充電三三維維納納米米結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)電電池池尿液充電的電池尿液充電的電池 新型綠色環(huán)保燃料電池車(chē)863-燃料電池公共汽車(chē)燃料電池公共汽車(chē)1、干電池、干電池 負(fù)極（鋅筒）：負(fù)極（鋅筒）：Zn 2e- -Zn2+ 正極（石墨棒）：正極（石墨棒）： 2NH4+2e- - +2MnO2= 2NH3+Mn2O3+H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl =ZnCl2 + Mn2O3 + 2NH3 +H2O（- -）Zn | NH4Cl | C（+） 2、充電電池（二次電池）、充電

2、電池（二次電池） （1）鉛蓄電池：鉛蓄電池：(- -)Pb | H2SO4 | PbO2(+) 負(fù)極負(fù)極(Pb)： Pb+SO42- -2e- -PbSO4 正極正極(PbO2) ：PbO2+4H+SO42- -+2e- -PbSO4+2H2O 總反應(yīng)方程式為：總反應(yīng)方程式為：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O 思考：思考：若轉(zhuǎn)移若轉(zhuǎn)移2 mol e-,消耗多少消耗多少H2SO4？ 負(fù)極板質(zhì)量呢？負(fù)極板質(zhì)量呢？特點(diǎn)：可逆向進(jìn)行，即充電；特點(diǎn)：可逆向進(jìn)行，即充電； 電解液酸性減弱電解液酸性減弱討論：討論：人造地球衛(wèi)星用到一種高能電池人造地球衛(wèi)星用到一種高能電池銀鋅蓄電池，其銀鋅蓄

3、電池，其電池的電極反應(yīng)為：電池的電極反應(yīng)為：Zn +2OH2e -=ZnO +H2O，Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH。據(jù)此判斷氧化銀是（。據(jù)此判斷氧化銀是（ ）A、負(fù)極，并被氧化、負(fù)極，并被氧化 B、正極，并被還原、正極，并被還原 C、負(fù)極，并被還原、負(fù)極，并被還原 D、正極，并被氧化、正極，并被氧化B（2）鋰電池鋰電池 P43討論：討論：心臟起搏器中使用的新型心臟起搏器中使用的新型Li I2電池的反應(yīng)可簡(jiǎn)化為：電池的反應(yīng)可簡(jiǎn)化為：2 Li I2 = 2 LiI，下列說(shuō)法中不正確的是，下列說(shuō)法中不正確的是 （ ）A負(fù)極反應(yīng)式為負(fù)極反應(yīng)式為：Lie = LiB該電池以含該電池以含Li的水

4、溶液為電解質(zhì)的水溶液為電解質(zhì)C該電池負(fù)極材料為金屬鋰該電池負(fù)極材料為金屬鋰D鋰電池的使用壽命長(zhǎng)的原因之一是鋰的摩爾質(zhì)量小，鋰電池的使用壽命長(zhǎng)的原因之一是鋰的摩爾質(zhì)量小， 單位質(zhì)量的電極材料所能轉(zhuǎn)換的電量單位質(zhì)量的電極材料所能轉(zhuǎn)換的電量(比容量比容量)大大B特點(diǎn)：特點(diǎn)： “綠色綠色”； 容量大；容量大； 電解液中不能有水電解液中不能有水3、燃料電池：、燃料電池：原理：原理：兩極材料：惰性材料，只具導(dǎo)電性。兩極材料：惰性材料，只具導(dǎo)電性。反應(yīng)物不儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，外加提供燃料和氧化劑。反應(yīng)物不儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，外加提供燃料和氧化劑。兩極判斷：兩極判斷：導(dǎo)電介質(zhì)：導(dǎo)電介質(zhì)：高效、環(huán)境友好。高效、環(huán)境友好

5、。將燃料和氧化劑將燃料和氧化劑(如如:O2)反應(yīng)所放出的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。反應(yīng)所放出的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。負(fù)極：通入燃料氣的一極負(fù)極：通入燃料氣的一極正極：通入正極：通入O2或空氣的一極或空氣的一極可以是電解質(zhì)溶液，也可以是新型的導(dǎo)離子介質(zhì)?？梢允请娊赓|(zhì)溶液，也可以是新型的導(dǎo)離子介質(zhì)。（1）氫氧燃料電池：）氫氧燃料電池：（- -）Pt(H2) | H2SO4 | Pt(O2)（+） 負(fù)極：負(fù)極：2H2 - 4e- 4H+ 正極：正極：O2 + 4e- + 4H+ 2H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2 + O2 2H2O （- -）Pt(H2) | KOH | Pt(O2)（+） 負(fù)極：負(fù)極：2H2 +

6、 4OH- - 4e- - 4H2O 正極：正極：2H2O + O2 + 4e- - 4OH- - 總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2 + O2 2H2O 思考：思考：若介質(zhì)為堿性環(huán)境呢？若介質(zhì)為堿性環(huán)境呢？負(fù)極負(fù)極 正極正極 （Pt） （Pt） 堿性堿性/中性：中性： O2 + 4e- + 2H2O 4OH- 酸性：酸性： O2 + 4e- + 4H+ 2H2O 正極寫(xiě)法：正極寫(xiě)法：燃料電池電極反應(yīng)式的寫(xiě)法：燃料電池電極反應(yīng)式的寫(xiě)法：總式總式正極正極負(fù)極負(fù)極討論：討論：有人用鉑作電極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液，又從兩電極分別有人用鉑作電極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液，又從兩電極分別通通CH4和和O2，形成燃料電池，該

7、電池中通入甲烷的，形成燃料電池，該電池中通入甲烷的鉑為鉑為 極，發(fā)生的電極反應(yīng)是極，發(fā)生的電極反應(yīng)是 ，正極的電極反應(yīng)式是正極的電極反應(yīng)式是 ，反應(yīng)的總化學(xué)方程式是反應(yīng)的總化學(xué)方程式是 。 負(fù)負(fù)負(fù)極：負(fù)極：CH4+10OH- -8e- -CO32- -+7H2O 總反應(yīng)：總反應(yīng)：CH4+2O2+2OH- -CO32- -+3H2O （2）甲烷燃料電池：）甲烷燃料電池：思考：思考：若介質(zhì)為堿性環(huán)境呢？若介質(zhì)為堿性環(huán)境呢？CH4 - 8e- + 2H2O 8H+ + CO2CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O 2O2 + 8e- + 8H+ 4H2O正極：正極： 2O2 + 8e- + 4H2

8、O 8OH- 要注意溶液的酸堿性，適當(dāng)?shù)脑陔姌O方程式兩邊添要注意溶液的酸堿性，適當(dāng)?shù)脑陔姌O方程式兩邊添加加H+、OH-、H2O，以遵循電荷守恒和質(zhì)量守恒。，以遵循電荷守恒和質(zhì)量守恒。（1）負(fù)負(fù)極發(fā)生極發(fā)生氧氧化反應(yīng)，化反應(yīng)，正正極發(fā)生極發(fā)生還還原反應(yīng)原反應(yīng) （負(fù)氧正還）。負(fù)氧正還）。（2）要注意溶液的）要注意溶液的酸堿性酸堿性，適當(dāng)?shù)脑陔姌O方程式兩邊，適當(dāng)?shù)脑陔姌O方程式兩邊添加添加H+、OH、H2O，以遵循，以遵循電荷守恒電荷守恒和和質(zhì)量守恒質(zhì)量守恒。（3）要注意電極反應(yīng)）要注意電極反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)物是否與是否與電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液發(fā)生發(fā)生反應(yīng)反應(yīng)。 原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)注意事項(xiàng)原電池電極反應(yīng)式的

9、書(shū)寫(xiě)注意事項(xiàng)討論討論1：（10安徽）某固體酸燃料電池以安徽）某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解固體為電解質(zhì)傳遞質(zhì)傳遞H+，其基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖，電池總反應(yīng)可表示為：，其基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖，電池總反應(yīng)可表示為：2H2+O2 = 2H2O，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（ ）A. 電子通過(guò)外電路從電子通過(guò)外電路從b極流向極流向a極極B. b極上的電極反應(yīng)式為：極上的電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e- = 4OH-C. 每轉(zhuǎn)移每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，消耗電子，消耗1.12 L的的H2D. H+由由a極通過(guò)固體酸電解質(zhì)傳遞到極通過(guò)固體酸電解質(zhì)傳遞到b極極D“活體燃料電池活體燃料電池”

10、” 由酵母來(lái)驅(qū)動(dòng)的燃料電池由酵母來(lái)驅(qū)動(dòng)的燃料電池微生物燃料電池微生物燃料電池討論討論2：1991年我國(guó)首創(chuàng)以鋁空氣海水電池作為能源的新型年我國(guó)首創(chuàng)以鋁空氣海水電池作為能源的新型海水標(biāo)志燈，以海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而海水標(biāo)志燈，以海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流，只要把燈放入海水中數(shù)分鐘，就會(huì)發(fā)出耀眼的白光，產(chǎn)生電流，只要把燈放入海水中數(shù)分鐘，就會(huì)發(fā)出耀眼的白光，則電源負(fù)極材料為：則電源負(fù)極材料為： ，正極材料為：，正極材料為： 。正、負(fù)極反應(yīng)以及總反應(yīng)方程式分別為：正、負(fù)極反應(yīng)以及總反應(yīng)方程式分別為： 、 ,_.Al石墨或活潑性比鋁弱石墨或活潑性比鋁弱的金屬

11、材料。的金屬材料。 4Al12e-4Al3+3O26H2O12e-12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3以海水電池為能源以海水電池為能源的國(guó)產(chǎn)航標(biāo)燈的國(guó)產(chǎn)航標(biāo)燈 討論討論3：電子表中電子計(jì)算器的電源常用微型銀鋅原電池，其電電子表中電子計(jì)算器的電源常用微型銀鋅原電池，其電極分別為極分別為Ag2O和和Zn，電解質(zhì)溶液為，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，放電時(shí)鋅極上溶液，放電時(shí)鋅極上的電極反應(yīng)式為：的電極反應(yīng)式為：Zn+2OH-2e- = Zn(OH)2；氧化銀電極上的反；氧化銀電極上的反應(yīng)式為：應(yīng)式為：Ag2O+H2O+2e- = 2Ag+2OH-，總反應(yīng)式為：，總反應(yīng)式為：Ag2O+H2O+Zn = Zn(OH)2+2Ag。下列說(shuō)法正確的是（。下列說(shuō)法正確的是（ ）A. 鋅是負(fù)極，氧化銀是正極鋅是負(fù)極，氧化銀是正極B. 鋅的質(zhì)量減小鋅的質(zhì)量減小6.5 g，外電路中通過(guò)，外電路中通過(guò)0.4 mol電子電