資源簡介

(共32張PPT)
化 學 電 源
1、了解一次電池、二次電池和燃料電池的 基本構造和反應原理
2、了解能量轉化的過程
能 力 理解把原電池原理應用于生產實踐的過程
情感 培養學習化學的興趣
教學重點 認識各種電池基本構造和反應原理
1、電極反應及原的書寫
教學難點
2、原電池的表示
教學目標
化學電源
是哪一類呢 哪種更好
一、電源分類與判斷
1、電源優劣判斷
輸出電能與電池質量或體積之比
輸出功率與電池質量或體積之比
比電能
比功率
蓄電時間
判斷電池優劣
不可充電電池如：干電池
充電電池(蓄電池)
舉例
化學電池
太陽能電池
原子能電池
一次電池
二次電池
燃料電池
舉例
2、電池分類
電池
舉例
二、化學電池
( 一)干電池-- — 次電池
1、普通鋅錳電池
總：2MnO +2NH Cl+Zn=ZnCl +2NH 個+H 個
負 ：Zn—2e-=Zn2+
正：2MnO +2NH +2e==Mn O +2NH 個+H O
碳 棒
MnO 糊
NH Cl 糊
鋅簡
優點：制作簡單、價格便宜
缺點：使用壽命短、易泄露
2、堿性錳電池 (KOH)
總：Zn+2MnO +2H O=2MnOOH+Zn(OH) 負 Zn+2OH--2e-=Zn(OH)
正 MnO +2H O+2e=2MnOOH+2OH-
優點：能量儲存時間有所提高，不易泄露
H 個，下列說法正確的是( )
A. 碳為電池的正極
B.Zn 電極上發生還原反應
C. 常見的鋅錳干電池為二次電池
D. 負極上發生反應2NH ++2e-=2NH 個+H 個
干電池構造如下圖所示，電池總反應為Zn+2NH + =Zn ++2NH 個+
A
堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應用。鋅錳堿
性電池以KOH溶液為電解液，電池總反應為
Zn+2MnO +2H O=Zn(OH) +2MnO(OH),
下列說法不正確的是( C )
A. 電池工作時，鋅為負極
B. 電池的正極反應為2MnO +2H O+2e-=2MnO(OH)+2OH-
C. 電池工作時，電解液中的OH 一移向正極
D. 外電路中每通過0.2 mol 電子，鋅的質量理論上減小6.5 g
3、迷你型電池一一紐扣電池
總： Ag O+Zn+H O=Zn(OH) +2Ag 負極—- Zn Zn+20H--2e-=Zn(OH)
優點 ： 電壓高 、 穩定 ， 低污染 。
用途 ： 手表 、 相機等
正極——Ag O
電 解 質 一 —KOH
Ag O+H O+2e-=2Ag+2OH
原電池電極反應式的書寫步驟：
判斷電解液酸堿性→標出變價元素的化合價→根據化合價升降確定正負極
正極=總-負極一書寫負極
注意：
(1) 負氧正還
(2 )要注意溶液的酸堿性，適當的在電極方程式兩邊添加
H+ 、OH一、H O , 以遵循電荷守恒和質量守恒。
(3)要注意電極反應產物是否與電解質溶液發生反應。
(二)二次電池
二次電池又叫充電電池(蓄電池),可逆、循環
化學能
→電能
放電
充電
電 能 →
化學能
負 極 —Pb Pb-2e-+SO 2-=PbSO J 氧化反應
正極—PbO PbO +4H++SO 2-+2e==PbSO J+2H O還原反應 陰極(接電源負極) PbSO (s)+2e-=Pb(s)+SO 2- 還原反應
陽極(接電源正極)PbSO (s)+2H O -2e =PbO (s)+4H++SO 2-氧化反應
1、鉛 蓄 電 池
PbO +Pb+H SO 放電 2PbSO +2H O 電 解 質 —H SO 溶 液
放電 充電
放電 充電 負極：Zn-2e-+2OH-
=Zn(OH)
正 極 ：Ag O+2e
+H O=2Ag+2OH-
陰極 Zn(OH) +2e==Zn+2OH-
陽極 2Ag-2e-+2OH-
=Ag O+H O
2、銀鋅蓄電池
正極一Ag O 和石墨，負極一鋅汞合金，電解質KOH 溶液
廣泛用作各種電子儀器
負 極 Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)
正 極 2NiO(OH)+2e+2H O=2Ni(OH) +2OH-
陰 極 Cd(OH) +2e==Cd+2OH
陽極 2 Ni(OH) -2e-+2OH -=2NiO(OH)+2H O
3、鎘鎳電池 電解質：KOH 溶液
放電 充電
鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應為：
Fe+Ni O +3H O=Fe(OH) +2Ni(OH)
下列有關該電池的說法不正確的是( C )
A.電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni O 、負極為Fe B. 電池放電時，負極反應為Fe+2OH--2e==Fe(OH)
C.電池充電過程中，陰極附近溶液的pH 降低
D. 電池充電時，陽極反應為2Ni(OH) +2OH-2e==Ni O +3H O
Li-SOCl 電池可用于心臟起搏器。該電池的電極
材料分別為鋰和碳，電解液是LiAICl -SOCl 。電池的總反應 可表示為：4Li+2SOCl =4LiCl+S+SO 。
請回答下列問題：
(1)電池的負極材料為 Li , 發生的電極反應為 Li-e-=Li+
(2)電池正極發生的電極反應為 2SOCl +4e=4Cl-+S+SO
(3)組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進行，原因是
Li 與水和氧氣反應
(三)燃料電池
①原理：將燃料和氧化劑(如：O )反應所放出的化學能轉化為電能。 ②反應物不儲存在電池內部，外加提供燃料和氧化劑。
③兩極材料：惰性材料，只具導電性。
④兩極判斷：負極：通入燃料氣的一極
正極：通入O 或空氣的一極
⑤導電介質：可以是電解質溶液，也可以是新型的導離子介質。
⑥高效、環境友好。
其應槽
1、氫氧燃料電池
(1)酸性氫氧燃料電池：
(-)Pt(H )|H SO IPt(O )(+)
燃料電池電極反應式的寫法：總→正→負
總：2H +O =2H O
正：O +4e-+4H+=2H O
負 ： 2H -4e-=4H+
溶液中不存在0 -,在酸性溶液中它與H+結合成H 0,在堿性或中性溶 液中它與水結合成OH-。
氫氣
入口 H*-
*H →
氧氣 入口
o
負 極 H SO
(Pt)
A 2e
正極 (Pt)
電解液H O
OH
-OH
H O
2e-
(2)堿性(中性)氫氧燃料電池
(-)Ni (多孔) |KOH(溶液) NiO (+)
總：2H +O =2H O
正 ：O +2H O+4e-=40H-
負： 2 H +4OH--4e =4H O
O (空氣)
正極
電解質
H O
H
負極
H O+
H
KOH
(12 · 四川)一種基于酸性燃料電池原理設計的酒精檢測儀，
負極上的反應為CH CH OH 一4e-+H O=CH COOH+4H+ 。 下 列
有關說法正確的是( C )
A.檢測時，電解質溶液中的H+ 向負極移動
B. 若有0.4mol電子轉移，則在標準狀況下消耗4.48L氧氣
C.電池反應的化學方程式為：CH CH OH+O =CH COOH +H O
D.正極上發生的反應是：O +4e-+2H O=4OH-
(3)甲烷燃料電池：
①酸性介質：
總：CH +20 =CO +2H O
正：20 +8e-+8H+=4H O
負：CH -8e"+2H O=8H++CO
②堿性介質：
總：CH +2O +2OH-=CO -+3H O
正：20 +8e-+4H O=80H-
a b
H20
CH4
H SO 或 KOH 溶液
負：CH +100H--8e==CO -+7H O
+4價的C在酸性溶液中以CO 形式存在，在堿性溶液中以CO 2-形式存在
02
(4)熔融碳酸鹽介質：
總 ：O +H +CO=H O+CO
正：O +2CO +4e-=2CO 2-
負：H +CO+2CO 2-4e=H O+3CO
電極B
O
CO
用電器一
CO3-
K+
Na+
CO +H O
脫水=
催化重整
CH +H 0
CO+H 一
電 極A
A.反應CH +H O=H +CO每消耗1molCH
轉移12mol電子
B.電極A上H 參與的電極反應為：H +2OH--2e =2H O
C.電池工作時，CO 2-向電極B移動
(15 ·江蘇)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該
D.電極B上發生的電極反應為：O +2CO +4er=2CO 2-
電池的說法正確的是 (D)
CO3-
K+
Na+
)脫水=
0
CO
用電器
CO +H 0
CH +H 0
催化重整
電 極A
H H O
(5)能傳導O -的固體介質：
總：2H +O =2H O
正：O +4er=2O -
負：2H -4e=4H+
1/2O (干燥)
2e-
O -
2e
多孔電極a
固體電解質 多孔電極b
2e
總反應離子方程式
O +4H++4e=
2H O
O +2H O+4e-=
4OH-
O +4e-=
O +2CO +4e-=
2CO 2-
正極(還原)+負極(氧化)=總反應
酸性電解質
堿性(中性)
固體電解質
熔融碳酸鹽
小結：燃料電池電極反應的寫法
燃料電池
正極反應
步驟
方法
202-
(17 ·全國3)全固態鋰硫電池能量密度高、成本低，
其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的Sg材料，
電池反應為：16Li+xSg=8Li Sx(2≤x≤8)。下 列說法錯誤的是( D )
A. 電池工作時，正極可發生反應：
2Li S +2Li++2e-=3Li S 電極a 用電器 電極b
B. 電池工作時，外電路中流過0.02mol電子，
負極材料減重0.14g
C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性
D. 電池充電時間越長，電池中Li S 的量越多
Li+
Li+
電解質
金屬鋰
2、燃料電池結構特征及應用
正極一助燃劑(氧氣)
負極一燃料 (H CO CH C H C H OH等)
電極材料 — —般不參加反應，傳導電子 原料不斷補充、 產物不斷排出
優點：能量轉化率高，可持續使用，對環境友好 用途：宇宙飛船，應用前景廣闊
組成 負極 正極
電解質
電極材料 能 導 電 的 物 質
酸、堿、 鹽溶液
或熔融
液
電極反應 還 原 性 較 強 的 物 質 ( 大 多 是 金 屬 電 極 本 身 ) 氧 化 性 較 強 的物質 電子流向 流出電子 流入電子 反應類型 氧化反應 還原反應
化學電池的組成(小結)
迷你型紐扣電池
微型燃料電池
普通干電池
汽車鉛蓄電池
種大太陽能電池
手機專用電池
筆記本專用電地 攝像機專用電池
三、電池運用與環境保護
1、電視運用
含汞、鉛、鎘
等重金屬陽離子 污染水體和土壤
回收利用
節 約 資 源 保 護 環 境
治理電池污染
刻不容緩
2、環境保護
判斷分類
運用環保
迷你型紐扣電池
鋰電池
鉛蓄電池
銀鋅電池
鎘鎳電池
一次電池
二次電池
燃料電池
普通錳電池
堿性錳電池
課 堂 回 顧
干電池

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