1、第四章化学反应与电能第四章化学反应与电能第一节原电池第一节原电池第第2 2课时课时 化学电源化学电源1.1.概念：概念：化学电源化学电源是将是将化学能化学能变变成成电能电能的装置的装置。普通干电池普通干电池手机电池手机电池钮扣电池钮扣电池笔记本电脑笔记本电脑 专用电池专用电池 “神七神七”用用太阳能电池太阳能电池化学电源化学电源化学电源化学电源2.2.化学电源化学电源优点：优点：化学电源与其他能源相比方便携带、易于维护能量转化效率较高，供能稳定可靠可制成各种形状、大小和容量不同的电池及电池组化学电源化学电源3.3.判断电池优劣的主要标准判断电池优劣的主要标准：(1)比能量:电池单位质量或单位体
2、积所能输出电能的多少。(2)比功率:电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小。(3)电池的可储存时间的长短。(4)除了特殊情况，质量小、体积小、输出功率大和储存时间长的电池，更易满足使用要求。(Wh)/kg或或(Wh)/LW/kg或或W/L化学电源化学电源4.4.化学化学电电源源的的分类分类： 就是放电后不可再充电的电池。随着使用，一次电池中能发生就是放电后不可再充电的电池。随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质逐渐被消耗，当这些物质被消耗到一定程度时，氧化还原反应的物质逐渐被消耗，当这些物质被消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，电池就不能继续使
3、用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。也叫做干电池。 一次电池：一次电池：例如：普通锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌银纽扣电池例如：普通锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌银纽扣电池锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和炭黑炭黑NH4Cl糊糊普通锌锰电池干电池用锌皮制成桶形外壳作负极，中央的带有铜帽顶盖的石墨作正极，在石墨周围填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液，还填充MnO2黑色粉末吸收正极放出的H2，防止产生极化现象。锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和炭黑炭黑NH4Cl糊糊普通锌锰电池工作原理图：工作原理图：负极（锌筒）：负极（锌筒）：正极（碳棒）：正极（碳棒）：总反应式：总反应式
4、：制作简单、价格便宜。制作简单、价格便宜。电池容易自动放电，使存放时间较短；放电后电压下降较快。优点：缺点：锌锰干电池即使不用，放置过久，也可能会漏液失效，这是锌锰干电池即使不用，放置过久，也可能会漏液失效，这是为什么？在使用和保存时又应该注意哪些方面？为什么？在使用和保存时又应该注意哪些方面？ 作为电解质的糊状作为电解质的糊状NHNH4 4ClCl显酸性。显酸性。锌锰电池在使用和放置锌锰电池在使用和放置过程中，锌会溶解，锌筒会逐渐变薄，内部糊状电解质会泄漏过程中，锌会溶解，锌筒会逐渐变薄，内部糊状电解质会泄漏出来，使电器腐蚀，长时间不用，应从电器中取出，密封储存出来，使电器腐蚀，长时间不用，
5、应从电器中取出，密封储存于低温干燥处。于低温干燥处。为了防止泄露，外壳套上防腐金属或塑料筒，制成防漏电池。为了防止泄露，外壳套上防腐金属或塑料筒，制成防漏电池。碱性锌锰电池碱性锌锰电池负极（锌粉）：负极（锌粉）：正极（正极（MnOMnO2 2）：）：总反应式：总反应式：碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，比能量和可储存时间均有所提高，适用于大电流和连续放电。优点：锌银电池（锌银电池（纽扣纽扣电池电池）锌银电池锌银电池如图，所示两如图，所示两电极分别是电极分别是Zn和和Ag2O，电解质溶液为，电解质溶液为 KOH溶液溶液负极反应：正极反应：总反应：优点：优点：比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小
6、电流连续放比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。电。广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。二次电池：二次电池： 又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后 可以再充电而反复使用的电池。可以再充电而反复使用的电池。(1)特点: 放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,使电池恢复到放电前的状态。 (2)实例:铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。铅酸蓄电池：构造：铅酸蓄电池由两组栅状极板交替排列而成，塑料外壳防止酸液泄漏。正极上覆盖有棕褐色的PbO2，负极上覆盖有海绵状的金属Pb，
7、正负电极之间用微孔塑料隔开，两极均浸入30%H2SO4中。铅酸蓄电池：放电过程时电极反应：放电过程中，负极质量和溶液放电过程中，负极质量和溶液pH？充电过程：铅蓄电池正、负极与外接直流电源的正、负极怎样相连？铅蓄电池正、负极与外接直流电源的正、负极怎样相连？阴极阴极(发生还原反应发生还原反应)反应式：反应式：阳极阳极(发生氧化反应发生氧化反应)反应式：反应式：铅酸蓄电池的充、放电过程:铅酸蓄电池：铅蓄电池的优缺点：铅蓄电池的优缺点：优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产、生活中应用广泛。价格低廉，在生产、生活中应用广泛。
8、缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。常见锂离子电池的材料组成：负极材料：正极材料：电解质溶液：嵌锂石墨(LixCy)钴酸锂(LiCoO2)六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯无水溶液锂离子电池的优点：质量小，体积小，储存和输出能量大。锂离子电池工作原理：放电时：负极反应：正极反应：总反应：LixCyxe=xLi+CyLi1xCoO2+xe+xLi+=LiCoO2Li1xCoO2+LixCy=LiCoO2+CyLi+由石墨中脱嵌移向正极，嵌入LiCoO2晶体充电时：阴极反应：阳极反应：总反应：Cy+xe+xLi+=LixCyLiCoO2xe=xLi+L
9、i1xCoO2LiCoO2+Cy=Li1xCoO2+LixCyLi+从LiCoO2晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中例1锂电池是新一代高能电池，目前已研发出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为：LiMnO2 = LiMnO2 判断正、负极，写出电极反应式 燃料电池是燃料电池是将将H2、CH4、CH3OH、肼、肼等燃料等燃料 与与O2的化学能直接转化成电能的化学能直接转化成电能的化学的化学电电源源。燃料电池：燃料电池：燃料电池的电极不含活性物质，不参与反应燃料电池的电极不含活性物质，不参与反应 ，但具有很强的催化活性，但具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。如铂电极，活性炭电极等。反应物
10、不是储存在电池内部，而是由外反应物不是储存在电池内部，而是由外部部提供燃料和氧化剂。提供燃料和氧化剂。燃料电池的结构特点：燃料电池的优点：能量转化率高能量转化率高（近近80%80%）、可持续使用、可持续使用、低污染低污染1 1、氢氧燃料电池、氢氧燃料电池：电极材料：电极材料：铂电极铂电极（镀铂粉）（镀铂粉）电解质溶液电解质溶液2、甲烷燃料电池：a b电解质电解质溶液溶液CH4O2判断正、负极？以熔融金属氧化物为介质，高温下能传导O2-电池总反应：电池总反应： 2H2 + = 2H2O写出正、负极反应：电池总反应：电池总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O 写出正、负极反应：以熔融碳酸盐（K2
11、CO3）为介质，高温下能传导CO32-在工作过程中，电解质熔融盐的组成、浓度不变。总反应：总反应：2CO+O2=2CO2 写出正、负极反应：总反应：总反应：2H2 +O2 =2H2O写出正、负极反应：总反应：总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O 写出正、负极反应：例2如图为一种微生物燃料电池结构示意图，叙述正确的是()A分子组成为Cm(H2O)n的物质一定是糖类B微生物所在电极区放电时发生还原反应C放电过程中，H从正极区移向负极区D正极反应式为MnO24H2e = Mn22H2O减少污染、节约资源减少污染、节约资源 电池中含有大量的重金属如锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节纽扣电池能污
12、染60万升水；一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值。若将废旧电池混入生活垃圾一起填埋，渗出的重金属物质就会渗透土壤、污染地下水，进而进入鱼类、农作物等，破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康，有的还能致癌。所以我们不要乱扔电池，要及时回收。 太阳能电池太阳能电池将太阳能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置原子能电池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将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热电转换器转变为电能的装置电转换器转变为电能的装置(1)碱性锌锰电池、铅酸蓄电池、锂离子电池都属于二次电池。 ()(2)二次电池充电时,化学能转化为电能。 ()(3)二次电池
13、充电时发生的反应不能自发进行。 ()(4)某些导电非金属单质、某些导电金属氧化物都可作原电池的电极。 ()(5)燃料电池工作时需要点燃条件才可发生。 ()(6)燃料电池的燃料可以是氢气、烃、甲醇、氨等物质。 ()(7)太阳能电池不属于原电池。( )(8)二次电池充电时，充电器的正极接二次电池的正极。( )(9)铅蓄电池放电时的负极发生还原反应。( )(10)Zn具有还原性和导电性，可用作锌锰干电池的负极材料。( )1判断正误判断正误2在碱性锌锰干电池中，氢氧化钾为电解质，发生的电池在碱性锌锰干电池中，氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应式为：总反应式为：Zn2MnO22H2O=2MnO(OH)Z
14、n(OH)2。下列关于该电池的电极反应，正确的是下列关于该电池的电极反应，正确的是()A负极反应为负极反应为Zn2e=Zn2B负极反应为负极反应为Zn2H2O2e=Zn(OH)22HC正极反应为正极反应为2MnO22H2e=2MnOOHD正极反应为正极反应为2MnO22H2O2e=2MnO(OH)2OHD3如图所示的水溶液锂离子电池体系。叙述错误的是如图所示的水溶液锂离子电池体系。叙述错误的是()Aa为电池的正极为电池的正极B电池充电反应为电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLiC放电时，放电时，a极锂的化极锂的化合价发生变化合价发生变化D放电时，溶液中放电时，溶液中Li从从b向
15、向a迁移迁移C4镍镍镉电池是一种可充电电池，其总反应为镉电池是一种可充电电池，其总反应为Cd2NiO(OH)2H2O 2Ni(OH)2Cd(OH)2。下列不正确的是。下列不正确的是()A放放电时，负极发生氧化反应，反应为电时，负极发生氧化反应，反应为Cd2OH2e=Cd(OH)2B充充电时，阳极反应为电时，阳极反应为Ni(OH)2eOH=NiO(OH)H2OC电池工电池工作时，负极区作时，负极区pH增大，正极区增大，正极区pH减小减小D该电池充电时将电能转化为该电池充电时将电能转化为化学能化学能C5.锂锰电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：(1)外电路的电流方向是由_极流向_极(填字母)。(2)电池正极反应式为：(3能否用水代替电池中的混合有机溶剂？_(填“是”或“否”)，原因是_6.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是再再 见见
