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第2節 化學能轉化為電能——電池 課時2
第1章 物質的性質與轉化
1.了解三種重要的化學電源，能列舉常見的電源，并能利用相關信息分析化學電源的工作原理；
2.進一步理解原電池工作原理對人類生產、生活的重要應用。
根據原電池原理，設計和生產的種類繁多的化學電源在生活、生產和科研中得到了廣泛的應用。
將化學能轉化為電能的實用裝置
一次電池
二次電池
只能放電而不能充電
回收處理
一、化學電源
1.鋅錳干電池
(1)酸性鋅錳干電池
鋅筒
二氧化錳和炭黑
氯化銨和氯化鋅
石墨電極
請分析酸性鋅錳干電池各部分的作用。
負極材料、負極反應物
正極材料
離子導體
正極反應物
負極： Zn－2e－===Zn2+
正極：
2MnO2+2 +2e－===Mn2O3+2NH3+H2O
一、化學電源
1.鋅錳干電池
(1)酸性鋅錳干電池
鋅筒
二氧化錳和炭黑
氯化銨和氯化鋅
石墨電極
分析酸性鋅錳干電池的工作原理，寫出負極的電極反應。
已知氯化銨溶液顯酸性，為什么酸性鋅錳干電池即使不用也會很快沒電甚至漏液？
思考與交流
鋅很容易跟與之直接接觸的、顯酸性的氯化銨溶液發生反應，所以即使不用，鋅筒也會逐漸變薄，時間久了就會出現漏液的現象。
酸性鋅錳干電池的缺點：
容易自放電導致存放時間短
放電后電壓下降較快
堿性鋅錳干電池
堿性鋅錳電池的
構造示意圖
組成:
正極:　　　　;負極:　　;電解質:　　　　。
工作原理:
負極反應:　　　　　　　　　　　　　　　　　;
正極反應:　 ;
總反應 : Zn+2MnO2+H2O=2MnOOH+ZnO。
MnO2
Zn
KOH
Zn+2OH-－2e-==ZnO+H2O
2MnO2+2e-+2H2O==2MnOOH+2OH-
(2)堿性鋅錳干電池
代替氯化銨
復雜電極反應=總反應-較簡單一極的電極反應
2.鉛蓄電池
——用于電動自行車、汽車、發電站等。
組成: 正極:　　　;負極:　　;電解質:　　　。
PbO2　
Pb
H2SO4
工作機制
化學能
電能
放電
充電電池中能量的轉化關系：
優點：性能優良、造價低、可多次充放電。
缺點：單位質量電池釋放的電能少。
充電
工作原理:
鉛酸蓄電池是最常見的二次電池,其電極反應分為放電和充電兩個過程。
①放電過程的電極反應、總反應:
負極:　 ;
正極:　 ;
總反應:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。
②充電過程的電極反應、總反應:
陰極:　　　　　　　　　　　　　　　　　(還原反應);
陽極:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(氧化反應);
總反應:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4。
[思考] 鉛酸蓄電池在放電一段時間后,正極、負極的質量將如何變化
鉛酸蓄電池放電時,正極部分PbO2變為PbSO4,質量變大;負極部分Pb變為PbSO4,質量也變大。
③充電時電極反應式與放電時電極反應式相反,充、放電時的電池反應為：
并非表示該反應為可逆反應
同一電極
同一電極
外接電源正極
外接電源負極
還原反應：陰極
氧化反應：陽極
充電
可充電電池
放電
負極：氧化反應
正極：還原反應
3.燃料電池
燃料電池能量利用效率高、可連續使用、污染輕。
燃料電池負極一般通入燃料（如H2、CH4、CH3OH、CH3CH2OH等），正極一般通入氧化劑（如O2）。實現一個相當于燃燒反應的電池反應，將化學能轉化為電能。
活動 · 探究
活動 · 探究
實驗目的
利用所給試劑和儀器設計裝置，通過該裝置將下列反應產生的化學能轉化為電能。寫出設計思路，繪制實驗裝置圖。
2H2 + O2===2H2O
實驗用品
KOH溶液，稀硫酸，K2SO4溶液，石墨棒；
長頸漏斗，U 形管，橡膠塞，導線，電流表，電源。
確定負極
確定正極
構成閉合回路
負極反應物
負極材料
H2
O2
石墨
石墨
導線
KOH溶液
稀硫酸
K2SO4溶液
[思考]設計電池的基本思路是什么？
正極反應物
正極材料
電子導體
離子導體
[思考]分別寫出電解質溶液為KOH溶液、稀硫酸、K2SO4溶液時氫氧燃料電池的電極反應。
正極: O2 + 2H2O ＋4e-＝4OH- ;
負極: 2H2+4OH- －4e-＝4H2O
總(電池)反應：2H2 + O2＝2H2O
①KOH溶液(堿性條件)：
正極: O2 + 4H+ + 4e-＝2H2O ;
負極: 2H2 - 4e-＝4H+
總(電池)反應：2H2 + O2＝2H2O
②稀硫酸(酸性條件)：
③K2SO4溶液(中性條件)
負極: 2H2 - 4e-＝4H+
正極: O2 + 2H2O ＋4e-＝4OH- ;
總(電池)反應：2H2 + O2＝2H2O
書寫燃料電池電極反應式和總反應式
[書寫步驟]
1.寫出燃燒反應的化學方程式；
2.根據電解液改寫燃料電池總反應；
3.寫出正極的電極反應式(一般較簡單);
4.由燃料電池總反應式減去正極的電極反應式得到負極的電極反應式。
[注意事項]
1．電極反應是一種離子反應，遵循書寫離子反應的所有規則；
2．將兩極反應的電子得失數配平后，相加得到總反應，總反應減去一極反應即得到另一極反應；
3．負極失電子所得氧化產物和正極得電子所得還原產物，與溶液的酸堿性有關(如＋4價的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在堿性溶液中以形式存在)；
4．溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它與H＋結合成H2O、在堿性或中性溶液中它與水結合成OH-。
【練一練】
1.下列幾種化學電池中,不屬于可充電電池的是(　　)
A.堿性鋅錳電池
B.手機用鋰離子電池
C.汽車用鉛酸蓄電池
D.玩具用鎳氫電池
A
2.一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如下。下列有關該電池的說法正確的是(　　)
D
3.甲醇燃料電池結構示意圖如下。甲醇在催化劑作用下提供質子(H＋)和電子，電子經外電路、質子經內電路到達另一電極后與氧氣反應，電池總反應式為2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O。下列說法不正確的是(　　)
A．右電極為電池正極
B．負極電極反應式為CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋
C．b處通入空氣，a處通入甲醇
D．正極電極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－
D
化學電源
一次電池
二次電池
燃料電池
酸性鋅錳干電池
堿性鋅錳干電池
鉛蓄電池
銀鋅電池、鎳鎘電池、鎳氫電池
氫氧燃料電池
甲烷、甲醇、肼燃料電池等

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