1、第四章 电化学基础 2 0 2 02 0 2 0年年3 3 月月2828 日星 期六日星 期六 第二节 化学电源 发明电池的故事发明电池的故事 伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物 理学家。 有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖 学家的一篇论文，说动物肌肉里贮存着电，可 以用金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文， 伏特非常兴奋，便决定亲自来做这个实验。他 用许多只活青蛙反复实验，终于发现，实际情 况并不像加伐尼所说的那样，而是两种不同的 金属接触产生的电流，才使蛙腿的肌肉充电而 收缩。为了证明自己的发现是正确的，伏特决 定更深入地了解电的来源。 2 发明电池的故事 一天，他拿出一块锡片和一枚银
2、币，把这两种 金属放在自己的舌头上，然后叫助手将金属导线把 它们连接起来，刹时，他感到满嘴的酸味儿。 接着，他将银币和锡片交换了位置，当助手将金属 导线接通的一瞬间，伏特感到满嘴的咸味。 这些实验证明，两种金属在一定的条件下就能 产生电流。伏特想，只要能把这种电流引出来，就 能大有作用。 伏特经过反复实验，终于发明了被后人称做 “伏特电堆”的电池，这就是在铜板和锌板中间夹 上卡纸和用盐水浸过的布片，一层一层堆起来的蓄 电池。这种电池，今天仍然在使用着 3 为了纪念他的贡献，人们把电 压的计量单位叫做伏特，简称伏， 符号V。比如我们手电筒里的电池的 电压是1.5伏特，我们家里的电灯的 电压是22
3、0伏特。 化学电池的分类 一次电池（干电池）：活性物质消耗 到一定程度，就不能使用； 二次电池（充电电池或蓄电池）：放 电后可以再充电使活性物质获得再生； 燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂 的化学能直接转换成电能的化学电池。 5 电池的优点 能量转化率较高能量转化率较高 供能稳定可靠供能稳定可靠 可以制成各种形状和大小、不同容量可以制成各种形状和大小、不同容量 的电压的电池及电池组的电压的电池及电池组 使用方便，易于维护，并可在各种环使用方便，易于维护，并可在各种环 境下工作境下工作 6 衡量电池优劣的指标 比能量：电池单位质量或单位体积所能输 出电能的多少，符号(W h)/kg ,(W h)
4、/L 比功率：电池单位质量或单位体积所能输 出功率的大小，符号W/kg ,W/L 储存时间：电池的可储存时间的长短 除特殊情况外，质量轻、体积小而 输出电能多、功率大、储存时间长的电池， 更适合使用者的需要。 7 一次电池 普通锌锰干电池：活性物质为NH4Cl和淀粉糊作电解 质，还填有MnO2 和炭黑。电极反应式： 负 极：Zn - 2e Zn2+ 正 极：2NH4+ + 2e+2MnO2 Mn2O3+ 2NH3 H2O 总反应：Zn + 2NH4+ +2MnO2 Zn2+ +Mn2O3+ 2NH3 H2O 碱性锌锰干电池：活性物质为KOH和淀粉糊作电解 质，还填有MnO2 和炭黑。电极反应式
5、： 负 极：Zn - 2e + 2OH- Zn(OH)2 正 极：2MnO2 + 2e+ 2H2O 2MnOOH + 2OH- 总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O 2MnOOH + Zn(OH)2 8 二次电池 铅蓄电池：其电池反应可以正向和逆向进行蓄 电池放电时为自发电池，充电时为电解池充电 后电池容量得到恢复，充放电次数可达千百次 。 放电时电极反应式： 负 极：Pb + SO42- -2e-PbSO4 正 极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-PbSO4 + 2H2O 总反应：Pb + PbO2 + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O 充电时电极反应式与放电时电
6、极反应式相反，所 以可以把上述反应写成一个可逆反应形式： Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 叫可逆反应吗叫可逆反应吗？ 9 燃料电池 一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转 换成电能的化学电池。电池的电极本身不 包含活性物质，只是一个催化转化元件。 工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给， 在电极上不断地进行反应，生成物不断地 被排除，于是电池就连续不断地提供电能。 清洁、能量转换率高的特点。 10 燃料电池燃料电池 11 燃料电池 氢氧燃料电池：一种高效低污染的新型电 池。 负 极：2H2 - 4e-4H+ 正 极：O2 + 4H+ + 4e-2H2O 总反应：2
7、H2 + O22H2O 12 练习 例1、氢镍电池是近年开发出来的可充电电池， 它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍 电池的总反应式是 根据此反应式判断，下列叙述中正确的是： A电池放电时，电池负极周围溶液的pH值 不断增大 B电池放电时，镍元素被氧化 C电池充电时，氢元素被还原 D电池放电时，H2是负极 1 2 HNiO(OH) 2 Ni(OH) 2 C 13 镍氢（镍氢（MH-Ni) 电池电池 电池反应电池反应：H2 + 2NiOOH =2Ni(OH)2 负极：负极： H2 + 2OH- - 2e- = 2H2O 正极：正极： 2NiOOH + 2H2O + 2e-= 2Ni(OH)2 +2 OH- 14
