發(fā)展中的化學電源

第二節(jié)化學電源開展中的化學能源〔第二課時〕1原電池原理AZnCuSO42－H+H+電極反響式：負極：Zn片：Zn－2e-=Zn2+〔氧化反響〕正極：Cu片：2H++2e-=H2↑〔復原反響〕電極反響總式：Zn+2H+=Zn2++H2↑2

外電路：電子由負極流向正極，電流由正極流向負極內電路：陰離子移向負極，陽離子移向正極，電流由負極流向正極e－電荷流向電流流向：負極正極3原電池電極名稱確實定方法①根據(jù)電極材料的性質確定。通常是活潑金屬是負極，不活潑金屬、碳棒、化合物是正極。②根據(jù)電極反響的本身確定。失電子的反響→氧化反響→負極得電子的反響→復原反響→正極4③根據(jù)電子或電流流動方向〔外電路〕：電子從負極流出沿導線流入正極電流從正極流出沿導線流入負極ee④根據(jù)離子的定向移動〔內電路〕陽離子向正極移動陰離子向負極移動5⑤根據(jù)離子方程式判斷Fe+2H+=Fe2++H2〔負極〕〔在正極〕練習：銀鋅電池是廣泛用作各種電子儀器的電源，它的反響可表示為：Ag2O+Zn+H2O＝2Ag+2Zn(OH)2請判斷此電池中，負極上發(fā)生反響的物質是〔〕A.AgB.Zn(OH)22D6請結合組成原電池的條件，將氧化復原反響：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+設計成一個原電池。1、電解液：。2、電極材料：正極，負極。3、電極反響式：負極:.正極:.1、電解液：硫酸銅、氯化銅、硝酸銅等可溶性銅鹽溶液2、電極材料：負極：鐵，正極：銅、石墨或比鐵不活潑的其他金屬

拓展：

Fe－2e-=Fe2+Cu2++2e-=Cu

7思考題請根據(jù)反響2Fe3++Fe=3Fe2+設計原電池，你有哪些可行方案?Fe-CuFeCl3Fe-CFe(NO3)3Fe-AgFe(SO4)38ABCEFMN1.以下哪幾個裝置能形成原電池？OVXVVXXXV92.把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。假設a、b相連時，a為負極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產生大量氣泡，b、d相連時，b上有大量氣泡產生，那么四種金屬的活動性順序由強到弱的為()A．a>b>c>dB．a>c>d>bC．c>a>b.>dD．b>d>c>aB103、如下圖，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是(D)A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定B.保持平衡狀態(tài)C.鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜D.銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜11鋰電池干電池疊層電池紐扣電池各類電池一，常見的各類電池12二：化學電池1)概念:將化學能變成電能的裝置2)分類:①一次電池又稱不可充電電池——如：干電池②二次電池又稱充電電池——蓄電池③燃料電池3)優(yōu)點:4)電池優(yōu)劣的判斷標準:①能量轉換效率高，供能穩(wěn)定可靠。②可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。③易維護，可在各種環(huán)境下工作。①比能量［符號(A·h/kg)，(A·h/L)］指電池單位質量或單位體積所能輸出電能的多少②比功率[符號是W/kg，W/L)]指電池單位質量或單位體積所能輸出功率的大?、郾葧r間---電池的儲存時間的長短13負極〔鋅筒〕：Zn-2e-=Zn2+正極〔石墨〕：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O總反響：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O1.干電池——

Zn-Mn普通干電池二、開展中的化學電源14鋅錳堿性電池是一種新型的干電池。正極材料為MnO2,負極材料為Zn，復原產物為MnOOH,電解質是KOH溶液，總：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH請寫出電極反響式并分析其工作原理。負極：Zn+2OH－－2e-=Zn(OH)2正極：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO〔OH〕+2OH－總反響：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)堿性Zn-Mn干電池152.充電電池鉛蓄電池結構充電電池又稱二次電池，它在放電時所進行的氧化復原反響，在充電時又逆向進行，使生成物恢復原狀，如此充放電可循環(huán)進行，至一定周期后終止。汽車用蓄電池16〔1〕鉛蓄電池〔1〕電極材料及原料〔2〕電解質溶液：〔3〕電極反響式：正極：PbO2

負極：PbH2SO4溶液負極〔Pb〕:Pb-2e-+SO42-=PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O正極〔PbO2〕:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O總反響：17〔2〕鎳－鎘堿性蓄電池P43〔3〕新一代可充電的綠色電池——鋰離子電池特點：高能電池，電壓高，質量輕，貯存時間長等。用途：電腦、手表、心臟起搏器等。18把能源中燃料燃燒反響的化學能直接轉化為電能的“能量轉換器〞優(yōu)點：效率高、無污染，裝置可持續(xù)使用燃料電池不是把復原劑、氧化劑物質全部貯藏在電池內，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反響產物不斷排出電池3.新型燃料電池19〔1〕氫氧燃料電池氫氧燃料電池是一種新型的化學電池，其構造如圖示：兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極外表放電。堿性介質氫氧燃料電池結構20氫氧燃料電池介質電池反應：2H2+O2=2H2O

酸性負極正極中性負極

正極堿性負極正極2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-21怎樣書寫燃料電池的電極反響式和總反響式？書寫步驟：〔1〕寫出燃燒反響，根據(jù)電解液改寫燃料電池總反響；〔2〕寫出正極的電極反響式(一般較簡單);〔3〕由燃料電池總反響減去正極的電極反響式得負極的電極反響式。正極反響一般為

①酸性介質②堿性介質O2+4H++4e－=2H2OO2+2H2O+4e－=4OH-22〔2〕CH4燃料電池〔堿性介質〕CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O2O2+4H2O+8e－=8OH-CH4+10OH--8e－=CO32-+7H2O1.燃燒總化學反響：2.燃料電池總反響：3.正極：4.負極：CH4+2O2→CO2+2H2O23CH4燃料電池〔酸性介質〕1、燃料電池總反響：CH4+2O2=CO2+2H2O①2、正極反響：O2+4H++4e-=2H2O②3、負極反響：①-②×2，得：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+24〔3〕甲醇燃料電池〔酸性介質〕總反響:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O正極的電極反響式為：3O2+12e-+12H+=6H2O負極的電極反響式為：2CH3OH-12e-+2H2O=12H++2CO225甲醇燃料電池〔堿性介質〕總反響式：2CH3OH+3O2+4OH-

=2CO32-

+6H2O正極的電極反響式為：3O2+12e-+6H20=12OH-負極的電極反響式為：2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-

+12H2O26〔4〕海水電池1991年，我國首創(chuàng)以鋁-空氣-海水為能源的新型電池，用作航海標志燈。該電池以取之不的海水為電解質，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產生電流。這種海水電池的能量比“干電池〞高20～50倍。電極反響式為：4Al-12e-=4Al3+3O2+6H2O+12e-=12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3↓負極：正極：電池總反響：27NaOH溶液AlMg負極：2Al+8OH—6e-=2AlO2-+4H2O正極：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑電池反響式：補充：28電池的開展方向光電池使用方便,特別是近年來微小型半導體逆變器迅速開展,促使其應用更加快捷。美、日、歐和開展中國家都制定出龐大的光伏技術開展方案,開發(fā)方向是大幅度提高光電池轉換效率和穩(wěn)定性,降低本錢,不斷擴大產業(yè)。目前已有80多個國家和地區(qū)形成商業(yè)化,半商業(yè)化生產能力,年均增長達16,市場開拓從空間轉向地面系統(tǒng)應用。29減少污染節(jié)約資源30①判斷右邊原電池的正、負極，并寫出電極反響式。Cu

CFeCl3溶液負極：Cu

失電子Cu

-

2e-=

Cu2+正極：Fe3+得電子2Fe3++

2e-=

2Fe2+A

Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2先寫出總反響：即負極與電解質溶液反響拆成離子方程式：Cu

+

2Fe3＋=

Cu2＋+

2Fe2＋根據(jù)化合價升降判斷正負極三、電極方程式的書寫1.簡單原電池電極方程式的寫法31②請寫出右邊原電池的電極方程式。總反響方程式：負極：Al，失e-

2Al-6e－＝2Al3+2Al3++8OH-=2AlO2-+4H2O

負極總反響：2Al+8OH-－6e－＝2AlO2-+4H2O正極：總反響－負極反響6H2O＋6e－＝6OH—＋3H2↑MgAlNaOH溶液A拆成離子方程式：2Al

+

2OH－+

2H2O

=

2AlO2－

+

3H2↑根據(jù)化合價升降判斷正負極2Al

+

2NaOH

+

2H2O

=

2NaAlO2

+

3H2↑322.燃料電池電極方程式的寫法總反響：實際上就是燃料的完全燃燒。負極〔通入燃料〕：為燃料失去電子的氧化反響，正極〔通入氧化劑〕：為氧化劑得到電子的復原反響。以Pt為電極，電解質溶液為KOH溶液的氫氧燃料電池為例負極總反響:2H2-4e-+4OH-＝4H2O正極:總反響－負極反響總反響：2H2+O2＝2H2O負極:H2失e－4H++4OH-＝4H2O2H2-4e-

＝4H＋O2+2H2O+4e-＝4OH-333.復雜原電池電極方程式的書寫方法點撥：寫電極方程式的時候，要根據(jù)“得電子顯負電；失電子顯正電〞的原那么，利用“電荷守恒〞，通過巧用H＋、OH－和水寫出電極方程式Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4↓＋2H2O練習：寫出鉛酸蓄電池的電極反應：

Pb＋SO42－－2e－＝2PbSO4↓正極：