1、常见的化学电源 从理论上讲，自发的氧化还原反应都可设计成原电池。实际上，要求作为电源的原电池的电压要达到一定值，电容量比较大，经济和携带方便等。现在已制成多种用途的化学电源，下面将常用的几种做以下介绍。一、干电池普遍用在手电和小型器械上的干电池，外壳锌片作负极，中间的碳棒是正极，它的周围用石墨粉和二氧化锰粉的混合物填充固定，正极和负极间装入氯化锌和氯化铵的水溶液作为电解质，为了防止溢出，与淀粉制成糊状物。电池放电时反应如下：负极(Zn)：Zn2eZn2+正极（C）：2NH4+MnO22e2NH3+MnO+H2O电池总反应：Zn2NH4ClMnO2ZnCl22NH3MnOH2O正极产生的氨将在炭
2、电极周围形成气态的绝缘层，这种情况可由于Zn2+离子向炭极迁移而防止，Zn2+离子和氨分子反应生成配合离子，如Zn（NH3）42+。 新制干电池的电动势为1.5V，这样的干电池是“一次”电池，不能充电再生。二、蓄电池蓄电池能够充电再生，当其放电时，发生自发反应，它起一个原电池的作用；充电时发生电解反应，起电解池的作用，可使原来的反应物再生。汽车用的铅蓄电池是最常用的蓄电池之一。它是由间隔的海棉状的铅板和二氧化铅所构成，并浸在硫酸溶液中。当电池放电时，发生下列反应： 负极（Pb）：PbSO422ePb SO4正极（PbO2）：PbO24HSO422ePb SO42H2O总反应：PbPbO22H2
3、 SO42Pb SO42H2O由上可知，两电极上都生成硫酸铅，由于其难溶性，沉积在电极上而不溶解在溶液中。由于反应中硫酸被消耗，有水生成，所以可用测定硫酸的密度来确定电池放电的程度，当硫酸的密度降到1.05L1或电压降低到1.9V时，就要充电。当电池充电时，就是通以直流电，铅板与电源负极相连，二氧化铅板与电源正极相连，在电解过程中，上述电极反应都逆向进行：阳极（PbO2）：Pb SO42H2O2 ePbO24HSO42阴极（Pb）：Pb SO42 ePbSO42总反应：2Pb SO42H2OPbPbO22H2 SO4故该蓄电池的反应可表示为：PbPbO22H2 SO4 2Pb SO42H2O充
4、电后，单个铅蓄电池的电动势约为2.1V。汽车上用的是将6个蓄电池串联起来，电动势约为12V。 三、微型电池 钮扣电池最常见的为微型的AgZn电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负极壳盖组成的小圆盒。盒内靠正极壳一端充由Ag2O和石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充ZnHg合金作负极活性材料，电解质溶液为KOH。电极反应为：负极：Zn2e+2OH = ZnO+H2O正极：Ag2O+2e+H2O = 2Ag+ 2OH电池总反应：Ag2O+Zn = 2Ag+ZnO四、海水电池1991年我国首创的以铝空气海水电池为能源的新型海水标志灯，它以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧使铝氧化而不断产生电流
5、，只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的光，其能量比干电池高2050倍。电极反应为：负极：4Al12 e = 4Al3+正极：3O2+6H2O+12 e =12OH总反应：4Al+ 3O2+6H2O = 4Al（OH）3五、燃料电池 如果使H2，CO，CH4等燃料的氧化还原反应在电池装置中发生，则可直接将化学能转变为电能，这样的电池称为燃料电池。 1、氢氧燃料电池阿波罗号宇宙飞船用的就是氢燃料电池，其负极是多孔镍电极，在负极通入H2，正极为覆盖氧化镍的镍电极，正极通入O2。（1）用KOH溶液作为电解质溶液。电极反应为：负极：2H24e4OH4H2O 正极：O22H2O4e4OH 电池总反应：
6、2H2O22H2O（2）用H2SO4溶液为电解质溶液，电极反应为：负极：2H24e4H+正极：O2+4H+4e2H2O电池总反应：2H2O22H2O2、甲烷燃料电池该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应为：负极：CH4+10 OH8 e = CO32+7H2O正极：O2+2H2O+4 e = 4 OH电池总反应为：CH4+2O2+2KOH = K2CO3+3H2O燃料电池的重要意义是把化学能直接转换成电能。如今绝大部分电能是由汽轮发电机产生的，而汽轮发电机则是靠煤、石油或天然气燃烧所产生的热量进行运转的。在这里化学能转换成电能是间接的：其中化学能首先转换成
7、热，然后热又用于产生蒸气。这种间接过程无论在理论上还是在实用上都比电池进行的直接效率低，最好的电厂也只能将燃料燃烧热的3040转换成电能，剩余部分消耗在空气和水体中，从而导致热污染。而燃料电池由于电流直接发生，则可以不受热机效率的限制，理论效率可达到100，实用的燃料电池效率现已达75。故燃料电池是一种理想的、高效率的能源装置，同时也极大地减少由电力生产带来的热污染。氢燃料电池就是一种成功的、无污染的新能源。能力训练：1、据报道，锌电池可能 取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，且无铅污染。其电池反应为2Zn+O2 = 2ZnO2：，原料为Zn粒、电解液和空气。则下列叙述正确的是（
8、）A.Zn为正极，空气进入负极反应 B.负极反应为：Zn2 e = Zn2+C.正极发生氧化反应 D.电解液肯定不是强酸2、钮扣电池两极材料分别是Zn和Ag2O，电解质溶液是KOH溶液，其电极反应式是：Zn2e+2OH = ZnO+H2O，Ag2O+2e+H2O = 2Ag+ 2OH，电池总反应：Ag2O+Zn = 2Ag+ZnO，下列判断正确的是（ ）A.Zn是正极，Ag2O是负极 B.Zn是负极，Ag2O是正极C.电池工作是时负极区的pH变小 D.电池工作是时负极区的pH变大3、氢镍电池是近年来开发的可充电电池，它可代替会产生镉污染的镍镉电池。氢镍电池的总反应是：H2+2NiO（OH） 2
9、Ni（OH）2，根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（ ）A.电池放电是，电池负极周围溶液的pH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。4、锌溴蓄电池的充电放电电池总反应为：Zn+ Br2 Zn2+2Br，下列各反应：Zn2 e = Zn2+ ，Br2+2 e=2Br，2Br2 e = Br2 ，Zn2+2 e=Zn，其充电时阳极和放电时负极的反应分别是 （ ）A. B. C. D.5、一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入甲烷和氧气，发生的反应类似于甲烷的燃烧。有关此电池的推断正确的是（ ）A.通甲烷
10、的电极为负极，电极反应式为：CH4+10 OH8 e = CO32+7H2OB.通O2的电极为负极，电极反应式为：O2+2H2O+4 e = 4 OHC.放电一段时间后，KOH的物质的量浓度不变D.放电一段时间后，KOH的物质的量浓度减小6、心脏起搏器中使用的新型LiI2电池，其使用寿命已超过10年，其反应可简化为：2Li+ I2 =2LiI，下列说法不正确的是 （ ）A.负极反应：2Li2 e=2Li+ B.该电池以LiI水溶液为电解质C.该电池以有机碘化物为电解质D. LiI2电池是一种高能、长寿的固体电池7、美国首创的心脏起搏器只是一种微型电池，它的两个电极分别是锂和石墨，电解质溶液是等
11、物质的量的LiCl和AlCl3在SOCl2中形成的溶液，这种电池容量大、寿命长，电压稳定，该电池工作时总反应为：8Li+3SOCl2= 6LiCl+Li2SO3+2S则正、负极上分别发生的反应是：负极 ，正极 （注：SOCl2是非电解质溶液）。8、铅蓄电池的总反应为：PbPbO22H2 SO4 2Pb SO42H2O；镍镉碱性充电电池在放电时，其正极反应：2NiO（OH）+2 e+2H2O= 2Ni（OH）2，负极反应为Cd+ 2OH2 e=Cd（OH）2：，铅蓄电池使用（放电）一段时间后，其内阻明显增大，电压却几乎不变，此时只有充电才能继续使用，镍镉碱性充电电池使用（放电）到后期，当电压明显
12、下降时，其内阻却几乎不变，此时充电后也能继续使用，回答下列问题：（1）铅蓄电池放电时的负极反应为 ，充电时阳极反应式为 。（2）镍镉电池充电时总反应式为 。（3）上述两种电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，另一个内阻几乎不变，其原因是 。1、B、D ；2、B、C；3、C、D；4、B；5、A、D；6、B；7、负极：8Li 8 e = Li+；正极：3 SOCl2+8 e = 6Cl+SO32+2S；8、（1）负极：PbSO422ePb SO4；阳极：Pb SO42H2O2 ePbO24HSO42；（2）2NiO（OH）+Cd+2H2O 2Ni（OH）2+Cd（OH）2；（3）内阻与电极材料及电解质浓度有关，铅蓄电池在放电时除消耗电极材料外，同时还消耗电解质溶液中的溶质（硫酸），使电解质溶液中自由移动离子浓度减少，导电能力降低（内阻增大），而镍镉电池电极在使用过程中，只消耗水，电解质中的自由移动的离子浓度几乎没减少（略增大），故其导电能力几乎不变（即内阻几乎不变）。
