第二節(jié)化學能與電能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“震動動力充電電池震動動力充電電池”勺水充電勺水充電三三維維納納米米結結構構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863-燃料電池公共汽車燃料電池公共汽車1、干電池、干電池 負極（鋅筒）：負極（鋅筒）：Zn 2e- -Zn2+ 正極（石墨棒）：正極（石墨棒）： 2NH4+2e- - +2MnO2= 2NH3+Mn2O3+H2O總反應：總反應：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(+) 負極負極(Pb)： Pb+SO42- -2e- -PbSO4 正極正極(PbO2) ：PbO2+4H+SO42- -+2e- -PbSO4+2H2O 總反應方程式為：總反應方程式為：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O 思考：思考：若轉移若轉移2 mol e-,消耗多少消耗多少H2SO4？ 負極板質量呢？負極板質量呢？特點：可逆向進行，即充電；特點：可逆向進行，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，其電池的電極反應為：電池的電極反應為：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、負極，并被氧化、負極，并被氧化 B、正極，并被還原、正極，并被還原 C、負極，并被還原、負極，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電池的反應可簡化為：電池的反應可簡化為：2 Li I2 = 2 LiI，下列說法中不正確的是，下列說法中不正確的是 （ ）A負極反應式為負極反應式為：Lie = LiB該電池以含該電池以含Li的水

4、溶液為電解質的水溶液為電解質C該電池負極材料為金屬鋰該電池負極材料為金屬鋰D鋰電池的使用壽命長的原因之一是鋰的摩爾質量小，鋰電池的使用壽命長的原因之一是鋰的摩爾質量小， 單位質量的電極材料所能轉換的電量單位質量的電極材料所能轉換的電量(比容量比容量)大大B特點：特點： “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，只具導電性。兩極材料：惰性材料，只具導電性。反應物不儲存在電池內(nèi)部，外加提供燃料和氧化劑。反應物不儲存在電池內(nèi)部，外加提供燃料和氧化劑。兩極判斷：兩極判斷：導電介質：導電介質：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)反應所放出的化學能轉化為電能。反應所放出的化學能轉化為電能。負極：通入燃料氣的一極負極：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溶液，也可以是新型的導離子介質。可以是電解質溶液，也可以是新型的導離子介質。（1）氫氧燃料電池：）氫氧燃料電池：（- -）Pt(H2) | H2SO4 | Pt(O2)（+） 負極：負極：2H2 - 4e- 4H+ 正極：正極：O2 + 4e- + 4H+ 2H2O總反應：總反應：2H2 + O2 2H2O （- -）Pt(H2) | KOH | Pt(O2)（+） 負極：負極：2H2 +

6、 4OH- - 4e- - 4H2O 正極：正極：2H2O + O2 + 4e- - 4OH- - 總反應：總反應：2H2 + O2 2H2O 思考：思考：若介質為堿性環(huán)境呢？若介質為堿性環(huán)境呢？負極負極 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 正極寫法：正極寫法：燃料電池電極反應式的寫法：燃料電池電極反應式的寫法：總式總式正極正極負極負極討論：討論：有人用鉑作電極，稀硫酸作電解質溶液，又從兩電極分別有人用鉑作電極，稀硫酸作電解質溶液，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)生的電極反應是極，發(fā)生的電極反應是 ，正極的電極反應式是正極的電極反應式是 ，反應的總化學方程式是反應的總化學方程式是 。 負負負極：負極：CH4+10OH- -8e- -CO32- -+7H2O 總反應：總反應：CH4+2O2+2OH- -CO32- -+3H2O （2）甲烷燃料電池：）甲烷燃料電池：思考：思考：若介質為堿性環(huán)境呢？若介質為堿性環(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?shù)脑陔姌O方程式兩邊添要注意溶液的酸堿性，適當?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量守恒。，以遵循電荷守恒和質量守恒。（1）負負極發(fā)生極發(fā)生氧氧化反應，化反應，正正極發(fā)生極發(fā)生還還原反應原反應 （負氧正還）。負氧正還）。（2）要注意溶液的）要注意溶液的酸堿性酸堿性，適當?shù)脑陔姌O方程式兩邊，適當?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量守恒質量守恒。（3）要注意電極反應）要注意電極反應產(chǎn)物產(chǎn)物是否與是否與電解質溶液電解質溶液發(fā)生發(fā)生反應反應。 原電池電極反應式的書寫注意事項原電池電極反應式的

9、書寫注意事項討論討論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傳遞質傳遞H+，其基本結構見下圖，電池總反應可表示為：，其基本結構見下圖，電池總反應可表示為：2H2+O2 = 2H2O，下列有關說法正確的是（，下列有關說法正確的是（ ）A. 電子通過外電路從電子通過外電路從b極流向極流向a極極B. b極上的電極反應式為：極上的電極反應式為：O2+2H2O+4e- = 4OH-C. 每轉移每轉移0.1 mol電子，消耗電子，消耗1.12 L的的H2D. H+由由a極通過固體酸電解質傳遞到極通過固體酸電解質傳遞到b極極D“活體燃料電池活體燃料電池”

10、” 由酵母來驅動的燃料電池由酵母來驅動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年我國首創(chuàng)以鋁空氣海水電池作為能源的新型年我國首創(chuàng)以鋁空氣海水電池作為能源的新型海水標志燈，以海水為電解質，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而海水標志燈，以海水為電解質，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，就會發(fā)出耀眼的白光，則電源負極材料為：則電源負極材料為： ，正極材料為：，正極材料為： 。正、負極反應以及總反應方程式分別為：正、負極反應以及總反應方程式分別為： 、 ,_.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產(chǎn)航標燈的國產(chǎn)航標燈 討論討論3：電子表中電子計算器的電源常用微型銀鋅原電池，其電電子表中電子計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，電解質溶液為，電解質溶液為KOH溶液，放電時鋅極上溶液，放電時鋅極上的電極反應式為：的電極反應式為：Zn+2OH-2e- = Zn(OH)2；氧化銀電極上的反；氧化銀電極上的反應式為：應式為：Ag2O+H2O+2e- = 2Ag+2OH-，總反應式為：，總反應式為：Ag2O+H2O+Zn = Zn(OH)2+2Ag。下列說法正確的是（。下列說法正確的是（ ）A. 鋅是負極，氧化銀是正極鋅是負極，氧化銀是正極B. 鋅的質量減小鋅的質量減小6.5 g，外電路中通過，外電路中通過0.4 mol電子電