化学电源知识点 (1)
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二次电池:电池放电后,可以用充电方法使活性物质恢复到放点钱状态,从而能够再次放电的一类电池,充放电过程可以反复进行;储备电池:在储存期间,电解质和电极活性物质分离或电解质处于惰性状态,使用前注入电解质或通过其他方式使电池激活,电池立即开始工作。
燃料电池:电池中的电极材料是惰性的,是活性物质进行电化学反应的场所,而政府及活性物质分别储存在电池体外,当活性物质连续不断的注入电池时,电池就能不断的输出电能;1.3 化学电源的基本工作原理化学电源是化学能直接转换成电能的装置。
两个必要条件:氧化还原反应、电子经过外线路成流反应:电池工作是,电极上发生的产生电能的电化学反应活性物质:电极上能够参加电化学反应、释放电能的物质(1)电极:电池的核心活性物质:电极中参加成流反应、产生电能的物质导电骨架:传导电子,使电流分布均匀;支撑活性物质活性物质:电化学活性高、组成电池电动势高(正极活性物质电势尽可能正、负极负)、质量比容量大和体积比容量大(电化当量,密度)、在电解液中化学稳定性好、电子导电性好、资源丰富、环境友好。
正极常用金属氧化物、氯化物、氟化物、硫化物(MnO2、PbO2、O2、AgO 、NiOOH )。
负极一般为电位较低的金属(Zn Pb H2 Li Cd )集流体/导电骨架:导电性好、机械强度高、加工性好、化学稳定性和电化学稳定性好、成本资源环保。
Pb 、Ni 、钢、Al 、Cu 、Ag(2)电解质:正负极间传递电荷,溶液导电;参加电极反应电解质要求:电导率高,溶液欧姆压降小;对固体电解质,离子导电性好,电子绝缘;化学性质稳定,不与活性物质发生反应;电化学稳定窗口范围宽;沸点高、冰点低,使用温度范围宽;无毒无污染、成本低电解质分类:按形态:液态(水溶液、非水溶液)、固态、胶态电解质(3)隔离物:隔膜、隔板(防止电池正负极接触,内部短路,同时吸蓄电解液)要求:孔径、孔隙率、孔隙的均匀分布;电解质粒子运动阻力小;电子的良好绝缘体;良好的机械强度和抗弯曲能力(抗拉、阻止电极上脱落的活性物质微粒;阻止枝晶的生长穿透);化学稳定性好(耐电化学电源知识点归纳总结解液腐蚀,耐氧化,耐还原);涨缩率(4)外壳要求:机械强度高、耐振动冲击腐蚀温差(只有锌锰干电池是锌电极兼做外壳)(5)封口剂(环氧树脂、沥青、松香)1.5 化学电源的电性能1.5.1电池的电动势:电池在开路条件下,正、负两极间的平衡电极电位之差1.5.2电池的开路电压:电池的开路电压是两极所联接的外线路处于开路时,两极间的电极电势之差开路电压与电动势区别:平衡电极电势1、与外界没有电子交换、2电极上氧化反应和还原反应是可逆的,反应速率相等1.5.3标称电压:用以表示或识别一种电池或一个电化学体系的适当的电压近似值;电池的特征值,也叫额定电压1.5.4电池的内阻:电池的内阻R内又称全内阻,是指电流流过电池时所受到的阻力。
【知识点】装置特点:化学能转化为电能。
①、两个活泼性不同的电极;形成条件:②、电解质溶液(一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应); 原 ③、形成闭合回路(或在溶液中接触)电 负极:用还原性较强的物质作负极,负极向外电路提供电子;发生氧化反应。
池 基本概念: 正极:用氧化性较强的物质正极,正极从外电路得到电子,发生还原反应。
原 电极反应方程式:电极反应、总反应。
理氧化反应 负极 铜锌原电池 正极 还原反应反应原理:Zn-2e -=Zn 2+ 2H ++2e -=2H 2↑电解质溶液电极反应: 负极(锌筒)Zn-2e -=Zn 2+正极(石墨)2NH 4++2e -=2NH 3+H 2↑①、普通锌——锰干电池 总反应:Zn+2NH 4+=Zn 2++2NH 3+H 2↑干电池: 电解质溶液:糊状的NH 4Cl特点:电量小,放电过程易发生气涨和溶液②、碱性锌——锰干电池 电极:负极由锌改锌粉(反应面积增大,放电电流增加);电解液:由中性变为碱性(离子导电性好)。
正极(PbO 2) PbO 2+SO 42-+4H ++2e -=PbSO 4+2H 2O 负极(Pb ) Pb+SO 42--2e -=PbSO 4铅蓄电池:总反应:PbO 2+Pb+2H 2SO 4 2PbSO 4+2H 2O电解液:1.25g/cm 3~1.28g/cm 3的H 2SO 4 溶液蓄电池 特点:电压稳定。
Ⅰ、镍——镉(Ni ——Cd )可充电电池;其它蓄电池 Cd+2NiO(OH)+2H 2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2Ⅱ、银锌蓄电池锂电池①、燃料电池与普通电池的区别不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是工作时不断从外界输入,同时燃料 电极反应产物不断排出电池。
电池 ②、原料:除氢气和氧气外,也可以是CH 4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。
负极:2H 2+2OH --4e -=4H 2O ;正极:O 2+2H 2O+4e -=4OH -③、氢氧燃料电池: 总反应:O 2 +2H 2 =2H 2O特点:转化率高,持续使用,无污染。
化学能与电能的知识点化学能与电能的知识点1、原电池原理(1)原电池概念把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。
(2)原电池的工作原理通过氧化还原反应(有电子的转移)把化学能转变为电能。
(3)构成原电池的条件①电极为导体且活泼性不同;②两个电极接触(导线连接或直接接触);③两个相互连接的`电极插入电解质溶液构成闭合回路。
(4)电极名称及发生的反应正极:较不活泼的金属或石墨作正极,正极发生还原反应。
电极反应式:溶液中阳离子+ne-=单质。
正极的现象:一般有气体放出或正极质量增加。
负极:较活泼的金属作负极,负极发生氧化反应。
电极反应式:较活泼金属-ne-=金属阳离子。
负极现象:负极溶解,负极质量减少。
(5)原电池正负极的判断①依据原电池两极的材料:较不活泼金属或可导电非金属(石墨)、氧化物(MnO2)等作正极;较活泼的金属作负极(K、Ca、Na太活泼,不能作电极)。
②根据原电池中的反应类型:负极:失电子,发生氧化反应,现象通常是电极本身消耗,质量减小。
正极:得电子,发生还原反应,现象是常伴随金属的析出或H2的放出。
③根据内电路离子的迁移方向:阳离子流向原电池正极,阴离子流向原电池负极。
④根据电流方向或电子流向:(外电路)的电流由正极流向负极;电子则由负极经外电路流向原电池的正极。
(6)原电池电极反应的书写方法①原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应,负极反应是氧化反应,正极反应是还原反应。
因此书写电极反应的方法归纳如下:a.写出总反应方程式。
b.把总反应根据电子得失情况,分成氧化反应、还原反应。
c.氧化反应在负极发生,还原反应在正极发生,反应物和生成物对号入座,注意酸碱介质和水等参与反应。
②原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。
(7)原电池的应用①加快化学反应速率,如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。
②比较金属活动性强弱。
③设计原电池。
④金属的腐蚀。
2、化学电源基本类型(1)干电池:活泼金属作负极,被腐蚀或消耗。
化学电源知识点总结高中电池是一种将化学能转化为电能的装置。
它由正极、负极和电解质组成。
正极是电池中发生氧化反应的部分,负极是电池中发生还原反应的部分,电解质是电池中传递离子的介质。
电池的工作原理是通过正负极之间的化学反应来产生电流,从而实现能量转换。
一、电化学基础1. 电解质电解质是将电解质溶液或熔融状态下的物质,在电场作用下,能够发生电离分解的化合物。
2. 氧化还原反应在电池中,正极发生氧化反应,负极发生还原反应。
氧化还原反应是通过电子的转移来实现能量转换。
正极失去电子,负极得到电子。
电子流就是电流。
3. 极化极化是指在电池放电或充电过程中,在正负极之间因为化学反应而产生的电阻。
极化影响着电池的性能和寿命。
4. 腐蚀腐蚀是指金属表面因为化学反应而失去电子,从而导致金属表面受到损害。
在电池中,腐蚀会降低金属电极的性能和寿命。
5. 循环寿命电池的循环寿命是指电池在充放电循环中能够维持性能和容量的次数。
循环寿命是评价电池品质的重要指标。
二、主要类型的化学电源1. 铅酸电池铅酸电池是一种使用硫酸和铅阳极、铅负极的化学电源。
它常用于汽车、UPS等应用场合。
铅酸电池的优点是价格便宜、容量大,但缺点是循环寿命短、自放电率高。
2. 锂离子电池锂离子电池是一种以锂金属或锂化合物为正极材料的电池。
它具有高能量密度、轻量化、无污染等优点,是目前最常用的可充电电池。
3. 碱性电池碱性电池是一种以碱性电解质、锌和锌化合物为正极材料的电池。
它广泛应用于绝大多数便携式电子产品中。
4. 镍氢电池镍氢电池是一种以镍氢化物和氢氧化镍为正负极材料的电池。
它是一种目前广泛应用于移动电子产品的可充电电池。
5. 铅碳电池铅碳电池是在铅酸电池的基础上,通过添加碳材料改进而成。
它具有高倍率放电性能和长循环寿命,广泛应用于电动车和储能系统中。
三、电池的寿命和性能评估1. 容量电池的容量是指电池所储存的电能,单位为安时(Ah)。
容量大小决定了电池可以提供的电流和使用时间长短。
化学电源一、化学电池:化学电池,是一种能将化学能直接转变成电能的装置,它通过化学反应,消耗某种化学物质,输出电能。
它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。
判断一种电池的优劣或是否符合某种需要,主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少(比能量,单位是(W·h)/kg, (W·h)/L),或者输出功率的大小(比功率,W/kg, W/L)以及电池的可储存时间的长短。
除特殊情况外,质量轻、体积小而输出点能多、功率大、可储存时间长的电池,更适合使用者的需要。
化学电池的主要部分是电解质溶液,和浸在溶液中的正极和负极,使用时将两极用导线接通,就有电流产生,因而获得电能。
化学电池放电到一定程度,电能减弱,有的经充电复原又可使用,这样的电池叫蓄电池,如铅蓄电池、银锌电池等;有的不能充电复原,称为原电池,如干电池、燃料电池等。
二、不同种类的电池:(一)一次电池一次电池的活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度,就不能使用了。
一次电池中电解质溶液制成胶状,不流动,也叫干电池。
常用的有普通的锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镁锰干电池等。
常见的一次电池:(1)普通锌锰干电池锌锰干电池是最常见的化学电源,分酸性碱性两种。
干电池的外壳(锌)是负极,中间的碳棒是正极,在碳棒的周围是细密的石墨和去极化剂MnO2的混合物,在混合物周围再装入以NH4Cl溶液浸润ZnCl2,NH4Cl和淀粉或其他填充物(制成糊状物)。
为了避免水的蒸发,干电池用蜡封好。
干电池在使用时的电极反应为负极:Zn —2e—=Zn2+正极:2NH4+ + 2e—+ 2MnO2= 2NH3+Mn2O3+ H2O总反应:Zn + 2MnO2+ 2NH4+= Mn2O3+ 2NH3+ Zn2++H2O(2)碱性锌锰干电池负极:Zn +2OH——2e—=Zn(OH)2正极:2MnO2+2H2O +2e—=2MnOOH +2OH—总反应:Zn +2MnO2+2H2O=2MnOOH +Zn(OH)2(3)银一锌电池电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的,它们所用的电池体积很小,有“纽扣”电池之称。
二次电池:电池放电后,可以用充电方法使活性物质恢复到放点钱状态,从而能够再次放电的一类电池,充放电过程可以反复进行。
储备电池:在储存期间,电解质和电极活性物质分离或电解质处于惰性状态,使用前注入电解质或通过其他方式使电池激活,电池立即开始工作。
燃料电池:电池中的电极材料是惰性的,是活性物质进行电化学反应的场所,而政府及活性物质分别储存在电池体外,当活性物质连续不断的注入电池时,电池就能不断的输出电能。
1.3 化学电源的工作原理化学电源是化学能直接转换成电能的装置。
两个必要条件:氧化还原反应、电子经过外线路成流反应:电池工作是,电极上发生的产生电能的电化学反应活性物质:电极上能够参加电化学反应、释放电能的物质(1)电极:电池的核心活性物质:电极中参加成流反应、产生电能的物质导电骨架:传导电子,使电流分布均匀;支撑活性物质活性物质:电化学活性高、组成电池电动势高(正极活性物质电势尽可能正、负极负)、质量比容量大和体积比容量大(电化当量,密度)、在电解液中化学稳定性好、电子导电性好、资源丰富、环境友好。
正极常用金属氧化物、氯化物、氟化物、硫化物(MnO2、PbO2、O2、AgO、NiOOH)。
负极一般为电位较低的金属(Zn Pb H2 Li Cd)集流体/导电骨架:导电性好、机械强度高、加工性好、化学稳定性和电化学稳定性好、成本资源环保。
Pb、Ni、钢、Al、Cu、Ag(2)电解质:正负极间传递电荷,溶液导电;参加电极反应电解质要求:电导率高,溶液欧姆压降小;对固体电解质,离子导电性好,电子绝缘;化学性质稳定,不与活性物质发生反应;电化学稳定窗口范围宽;沸点高、冰点低,使用温度范围宽;无毒无污染、成本低电解质分类:按形态:液态(水溶液、非水溶液)、固态、胶态电解质(3)隔离物:隔膜、隔板(防止电池正负极接触,内部短路,同时吸蓄电解液)要求:孔径、孔隙率、孔隙的均匀分布;电解质粒子运动阻力小;电子的良好绝缘体;良好的机械强度和抗弯曲能力(抗拉、阻止电极上脱落的活性物质微粒;阻止枝晶的生长穿透);化学稳定性好(耐电解液腐蚀,耐氧化,耐还原);涨缩率(4)外壳要求:机械强度高、耐振动冲击腐蚀温差(只有锌锰干电池是锌电极兼做外壳)(5)封口剂(环氧树脂、沥青、松香)1.5 化学电源的电性能1.5.1电池的电动势:电池在开路条件下,正、负两极间的平衡电极电位之差1.5.2电池的开路电压:电池的开路电压是两极所联接的外线路处于开路时,两极间的电极电势之差开路电压与电动势区别:平衡电极电势1、与外界没有电子交换、2电极上氧化反应和还原反应是可逆的,反应速率相等1.5.3标称电压:用以表示或识别一种电池或一个电化学体系的适当的电压近似值;电池的特征值,也叫额定电压1.5.4电池的内阻:电池的内阻R内又称全内阻,是指电流流过电池时所受到的阻力。
高二化学电源原电池知识点化学电源是指通过化学反应产生电流的装置,也被称为电池。
电池是现代社会中广泛应用的电能源,广泛应用于手机、电脑、手表等电子设备中。
在高中化学学习中,电源原电池是一个重要的知识点,本文将介绍与高二化学电源原电池相关的几个知识点。
1. 原电池的定义与组成原电池是由两种不同金属通过电解质连接而成的电池。
由于两种金属的化学性质不同,金属中的自由电子在电解质的影响下产生移动,形成电流。
原电池由金属片和电解质构成,其中金属片又分为原电极正极和原电极负极。
2. 原电池的工作原理原电池工作时,正极金属发生氧化反应,负极金属发生还原反应。
正极金属的电子被氧化成离子,并释放出电子。
这些电子通过外部电路流向负极金属,与负极金属中的离子发生还原反应。
整个过程中,金属通过电解质的传导使电子流动,从而产生电流。
3. 原电池的电动势和方向原电池的电动势是指原电池正极和负极之间的电势差,通常用E表示。
电动势决定了原电池的产生电流的能力,单位是伏特(V)。
电动势的方向与电流方向相同,即电流从正极流向负极。
4. 原电池的浓差电池和金属电池原电池可以分为浓差电池和金属电池两种类型。
浓差电池是利用电解质浓度差异产生电动势的电池,常见的浓差电池有酸浓差电池和氧化还原浓差电池。
金属电池是利用金属之间的氧化还原反应产生电动势的电池,例如铜锌电池和锂离子电池。
5. 原电池的电化学符号表示法为了简化原电池的表示,人们采用了电化学符号表示法。
以锌铜电池为例,锌作为负极金属被表示为Zn,铜作为正极金属表示为Cu,二者之间的电解质用“||”表示。
锌铜电池的符号表示为Zn | | Cu。
这种表示法能够清晰地表达原电池的组成和连接方式。
6. 原电池的电化学实验在化学实验中,可以通过原电池进行一些实验,例如测量电动势、观察金属溶解和析出等现象。
通过电化学实验可以验证原电池的工作原理和电动势的大小,进一步加深对原电池的理解。
7. 原电池的应用原电池是一种常见的电源装置,在日常生活和工业生产中都有广泛应用。
化学电源相关知识点总结化学电源的基本原理是利用化学反应发生电子流动,从而产生电流。
其中最常见的化学电源是化学电池,它是一种将化学能转换为电能的装置。
常见的化学电池有干电池、碱性电池、锂离子电池等。
化学电源的工作原理是通过化学反应来产生电能。
在化学反应中,正极和负极会发生氧化还原反应,产生电子流动。
这些电子流动被引导到外部电路中,从而产生电流。
化学反应的速率和产生的电能取决于正极和负极的化学性质,以及电解质的导电性能。
化学电源的效率取决于多个因素,包括正极和负极的化学性质、电解质的导电性能、电池的设计参数等。
通过优化化学反应和电池设计,可以提高化学电源的能量密度和循环寿命。
化学电源的分类:1. 依据用途分类:(1)电动力源(2)电信号源(3)电热源(4)电光源(5)辅助电源2. 依据化学电源的构造不同方式分类:(1)蓄电池(又称化学电池)(2)燃料电池3. 依据原理或工作方式划分:(1)原电池、二次电池(2)原电池:也称干电池,使用后不能复原;(3)二次电池:使用后可通过外界电源复原;(4)生物电池:利用生物体内基液化学能转移到电能;(5)太阳能电池:利用光能转换为电能;(6)燃料电池:利用化合物的燃烧产生电能;化学电源的组成:1. 正极(正极材料、正极集流体和正极的连接线)2. 负极(负极材料、负极集流体和负极的连接线)3. 电解质(导电道、填液和隔膜)4. 包装(密封部件和外壳)化学电源的工作原理:化学电源是一种化学能转换为电能的装置。
它是通过化学反应来产生电能,并通过外部电路将这种能量输出。
化学电源的工作原理主要是利用正极和负极之间的氧化还原反应,从而产生电子流动。
这种电子流动被引导到外部电路中,从而产生电流。
化学电源的工作过程:1. 正极发生氧化反应,释放出电子,形成氧化物离子;2. 电子沿着外部电路流动到负极;3. 负极发生还原反应,接受电子,形成还原物质;4. 正极和负极之间的离子通过电解质进行传递,完成氧化还原反应;5. 通过外部电路流动的电子和离子重新结合,形成原料,化学反应再次开始。
化学电源知识点汇总总结一、化学电源的基本概念和原理化学电源是利用化学反应产生的电能的装置,也称为化学电池。
化学电源的原理是通过化学反应将化学能转化为电能,从而产生电流。
化学电源主要包括化学电池和燃料电池两种类型。
1. 化学电池化学电池是一种将化学能转化为电能的装置,它由正极、负极和电解质组成。
正极和负极之间通过电解质隔膜隔开,当正极和负极连通时,化学反应发生,产生电流。
化学电池的工作原理是在正负极之间发生氧化还原反应,从而产生电流。
2. 燃料电池燃料电池是一种利用氢气或其他可燃气体与氧气进行氧化还原反应产生电能的装置。
燃料电池的工作原理是通过将氢气与氧气在催化剂的作用下进行反应,产生电流。
二、化学电源的分类化学电源主要包括化学电池和燃料电池两种类型,根据不同的工作原理和应用领域可以进一步进行分类。
1. 原电池和二次电池原电池是一次性使用的化学电池,其化学反应发生后无法逆转。
二次电池则是可以重复充放电的化学电池,例如铅酸蓄电池和锂离子电池等。
2. 燃料电池的类型燃料电池可以根据使用的燃料和氧化剂的不同进行分类,常见的燃料电池包括氢氧燃料电池、甲醇燃料电池、固体氧化物燃料电池等。
三、化学电源的应用化学电源作为一种高效的能源转化装置,广泛应用于各个领域。
1. 电动汽车随着环保意识的提高,电动汽车逐渐成为替代传统燃油车的首选。
电动汽车采用电池组作为动力来源,其中包括锂离子电池、镍氢电池等。
2. 便携式电子设备化学电源被广泛应用于便携式电子设备,例如手机、笔记本电脑、数码相机等。
这些设备通常采用锂离子电池或锂聚合物电池。
3. 家用电器化学电源也被应用于一些家用电器,例如手提吸尘器、电动工具、无线电话等。
这些设备通常采用镍镉电池、镍氢电池等。
4. 航空航天领域燃料电池在航空航天领域有着广泛的应用前景,可以用于飞机、无人机和宇宙飞船等。
5. 新能源领域燃料电池也被广泛应用于新能源领域,例如太阳能和风能的储能系统,通过燃料电池将太阳能和风能转化为电能。
知识清单18 原电池化学电源知识点01 原电池的工作原理及应用1.原电池的概念和实质(1)概念:将_______能转化为_______能的装置。
(2)实质:利用能______________的氧化还原反应把_______能转化为_______能。
2.原电池的工作原理(1)电极反应:负极:_______电子,发生_______反应正极:_______电子,发生_______反应(2)电子移动方向:从_______极流出沿导线流入_______极,电子_______通过电解质溶液。
(3)离子移动方向:①阴离子向_______极移动,阳离子向_______极移动。
②如果有盐桥:盐桥中的阴离子移向_______区,阳离子移向_______区。
(4)盐桥的作用:①离子通道,形成______________。
②避免_____________________直接反应,减少电流的衰减。
3.原电池的构成条件①形成______________;②两个_______不同的电极,相对较活泼的金属作_______极;③电解质溶液或熔融电解质;④_______的氧化还原反应(一般能对外界_______能量)。
【易错提醒】(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属,正极材料可以为导电的非金属,例如石墨。
两极材料可能参与反应,也可能不参与反应。
(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接,共同插入电解质溶液中不一定构成原电池,必须有一个能自发进行的氧化还原反应。
(3)在判断原电池正负极时,既要考虑金属活泼性的强弱,也要考虑电解质溶液性质。
如Mg-Al-HCl溶液构成的原电池中,负极为Mg;但是Mg-Al-NaOH溶液构成的原电池中,负极为Al,正极为Mg。
4.原电池原理的应用(1)设计制作化学电源①用双线桥分析氧化还原反应的电子转移方向和数目;②分别写出正、负极的电极反应式(半反应式);③根据电极反应式确定半电池的电极材料和电解质溶液:a.电极材料:一般______________作负极,______________(或_________导体)作正极;b.电解质溶液:负极电解液一般是负极金属对应的_________的溶液;正极电解液一般是氧化剂对应的电解质溶液。
课时28原电池、化学电源(含燃料电池)知识点一原电池的工作原理及应用【考必备·清单】1.原电池(1)概念:原电池是把化学能转化为电能的装置。
(2)构成条件电极两极为导体,且存在活动性差异溶液两极插入电解质溶液中回路形成闭合回路或两极直接接触本质看能否自发地发生氧化还原反应(3)工作原理(以锌、铜原电池为例)电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn-2e-===Zn2+Cu2++2e-===Cu 电极质量变化减小增大反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn沿导线流向Cu盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液,K+移向正极,Cl-移向负极a.连接内电路形成闭合回路。
盐桥作用b.维持两电极电势差(中和电荷),使电池能持续提供电流。
(4)负极与正极①负极:发生氧化反应或电子流出的电极。
②正极:发生还原反应或电子流入的电极。
(5)两个移动方向①电子定向移动方向和电流方向a.电子从负极流出经外电路流入正极;b.电流从正极流出经外电路流入负极;故电子定向移动方向与电流方向正好相反。
②离子移动方向阴离子向负极移动(如SO2-4),阳离子向正极移动(如Zn2+和H+,溶液中H+在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。
[名师点拨]①自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应,也可以是电极与溶解的O2等发生反应,如将铁与石墨相连插入食盐水中。
②无论是原电池还是电解池,电子均不能通过电解质溶液。
③双液铜、锌原电池(带盐桥)比单液原电池的最大优点是Zn与氧化剂(Cu2+)不直接接触,仅有化学能转化为电能,避免了能量损耗,故电流稳定,放电时间长。
2.原电池原理的四大应用(1)加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应,形成原电池时会使反应速率加快。
例如,在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液置换出的Cu能与Zn形成原电池使产生H2的反应速率加快。
(2)比较金属活动性强弱如有两种金属A和B,用导线将A和B连接后,插入到稀硫酸中,一段时间后,若观察到A溶解,而B上有气体放出,则说明A作负极,B作正极,即可以断定金属活动性:A>B。
高中化学之化学电源知识点化学电源1、定义:化学电源是将化学能变成电能的装置。
包括一次电源、二次电源和燃料电池等几大类。
2、一次电池:(1)碱性锌锰干电池:负极材料:Zn电极反应:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2正极材料:MnO2电极反应:2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-总反应:Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2(2)银锌纽扣电池:负极材料:Zn电极反应:Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2正极材料:Ag2O电极反应:Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-总反应:Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag3、二次电池(1)铅蓄电池:负极材料:Pb,正极材料:pbo2电解质溶液为30%H2SO4溶液①放电时的反应:负极反应:Pb-2e-+SO42-===PbSO4正极反应:PbO2+2e-+SO42-+4H+===PbSO4+2H2O 总反应:Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O②充电时的反应:阴极反应:PbSO4+2e-===Pb+SO42-阳极反应:PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO42-总反应:2PbSO4+2H2O===Pb+PbO2+2H2SO4(2)锂电池:负极材料:锂,正极材料:石墨,电解质:LiAlCl4、SOCl2,放电时的反应:负极反应:8Li-8e-===8Li+正极反应:3SOCl2+8e-===SO32-+2S+6Cl-总反应:8Li+3SOCl2===6LiCl+Li2SO3+2S4、燃料电池:(1)氢氧燃料电池①氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。
②燃料电池的电极本身不参与反应,燃料和氧化剂连续地由外部供给(2)铝—空气—海水电池:负极材料:铝片,正极材料:铂片,电解质溶液:海水,负极反应:4Al-12e-===4Al3+正极反应:3O2+12e-+6H2O===12OH-总反应:4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)35、化学电源电极反应式的书写书写电极反应式时,首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极,然后结合电解质溶液的环境确定电极产物,最后再根据得失守恒、质量守恒和电荷守恒写出反应式。
化学电源【学习目标】1、了解常见电池的分类及优点;2、了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、反应原理及应用。
【要点梳理】知识点一、化学电池1、定义化学电池是将化学能转变成电能的装置。
2、分类3、化学电池的优点①化学电池的能量转换效率较高,供能稳定可靠。
②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。
③使用方便,易于维护,并可在各种环境下工作。
4、判断电池优劣的主要标准①比能量:即单位质量或单位体积所能输出电能的多少,单位(W·h)/k或(W·h)/L。
②比功率:即单位质量或单位体积所能输出功率的大小,单位W/kg或W/L。
③电池的可储存时间的长短。
知识点二、常见的化学电池放电充电2PbSO4+2H2O2NiO(OH)+H2放电充电知识点四、化学电池电极反应式的书写1、根据装置书写电极反应式①先分析题目给定的图示装置,确定原电池正负极上的反应物质,并标出电子得失的数目。
②电极反应式的书写a.负极:活泼金属或H2失去电子生成阳离子;若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存,则该阴离子应写入负极反应式。
如铅蓄电池,负极:Pb+SO42--2e-=PbSO4。
b.正极:阳离子得到电子生成单质或O2得到电子,若反应物是O2,则有以下规律:电解质溶液是碱性或中性:O2+2H2O+4e-=4OH-电解质溶液是酸性;O2+4H++4e-=2H2O③正负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。
2、给出总反应式,写电极反应式如果题目给定的是总反应式,可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况),选择一个简单的变化去写电极反应式,另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式,用总反应式减去已写出的电极反应式,即得结果。
以2H2+O2=2H2O为例,当电解质溶液为KOH溶液时的电极反应式的书写步骤如下。
①根据总反应方程式分析有关元素化合价的变化情况,确定2 mol H2失掉4 mol电子,初步确定负极反应为:2H2-4e-=4H+。
一、构成原电池的条件构成原电池的条件有:(1)电极材料。
两种金属活动性不同的金属或金属和其它导电性(非金属或某些氧化物等);(2)两电极必须浸没在电解质溶液中;(3)两电极之间要用导线连接,形成闭合回路。
说明:①一般来说,能与电解质溶液中的某种成分发生氧化反应的是原电池的负极。
②很活泼的金属单质一般不作做原电池的负极,如K、Na、Ca等。
二、原电池正负极的判断(1)由组成原电池的两极材料判断:一般来说,较活泼的或能和电解质溶液反应的金属为负极,较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。
但具体情况还要看电解质溶液,如镁、铝电极在稀硫酸在中构成原电池,镁为负极,铝为正极;但镁、铝电极在氢氧化钠溶液中形成原电池时,由于是铝和氢氧化钠溶液发生反应,失去电子,因此铝为负极,镁为正极。
(2)根据外电路电流的方向或电子的流向判断:在原电池的外电路,电流由正极流向负极,电子由负极流向正极。
(3)根据内电路离子的移动方向判断:在原电池电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。
(4)根据原电池两极发生的化学反应判断:原电池中,负极总是发生氧化反应,正极总是发生还原反应。
因此可以根据总化学方程式中化合价的升降来判断。
(5)根据电极质量的变化判断:原电池工作后,若某一极质量增加,说明溶液中的阳离子在该电极得电子,该电极为正极,活泼性较弱;如果某一电极质量减轻,说明该电极溶解,电极为负极,活泼性较强。
(6)根据电极上产生的气体判断:原电池工作后,如果一电极上产生气体,通常是因为该电极发生了析出氢的反应,说明该电极为正极,活动性较弱。
(7)根据某电极附近pH的变化判断析氢或吸氧的电极反应发生后,均能使该电极附近电解质溶液的pH增大,因而原电池工作后,该电极附近的pH增大了,说明该电极为正极,金属活动性较弱。
三、电极反应式的书写(1)准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键如果原电池的正负极判断失误,电极反应式的书写一定错误。
4-4-2 化学电源知识点总结:一、化学电池的种类化学电池放电到一定程度,电能减弱,有的经充电复原又可使用,这样的电池叫蓄电池,如铅蓄电池、银锌电池等;不能充电复原,称为原电池,如干电池、燃料电池等。
下面介绍化学电池的种类:1.干电池:普通锌锰干电池的简称。
电极反应为:负极 Zn -2 e -=Zn 2+正极 2NH 4++2 e -=2NH 3+H 2 H 2+2MnO 2=Mn 2O 3+H 2O正极产生的NH 3又和ZnCl 2作用:Zn 2++4NH 3=[Zn (NH 3)4]2+干电池的总反应式:Zn +2NH 4Cl +2MnO 2=Zn (NH 3)2Cl 2+Mn 2O 3+H 2O2.铅蓄电池:放电:负极:Pb +SO 42--2e - =PbSO 4↓正极:PbO 2+4H ++SO 42-+2e - =PbSO 4↓+2H 2O充电,其电极反应为:阳极:PbSO 4+2H 2O -2e - =PbO 2+4H ++SO 42-阴极:PbSO 4+2e - =Pb +SO 42-蓄电池放电和充电的总反应式:PbO 2+Pb +2H 2SO 4 2PbSO 4↓+2H 2O3.银锌蓄电池正极:Ag 2O +H 2O +2e - =2Ag +2OH -银锌电池跟铅蓄电池一样,在使用(放电)一段时间后就要充电,充电过程表示如下:阳极:2Ag +2OH --2e - =Ag 2O +H 2O阴极:Zn (OH )2+2e - =Zn +2OH - 总反应式:Zn +Ag 2O +H 2O Zn (OH )2+2Ag 放电 充电 放电充电4.燃料电池:电极反应式为:负极 H 2 +2OH --2 e -=2H 2O正极 O2+2H 2O +4 e -=4OH -电池总反应式为:2H 2+O2=2H 2O另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH 溶液作电极,又在两极上分别通甲烷(燃料)和氧气(氧化剂)。
化学电源一、化学电池:化学电池,是一种能将化学能直接转变成电能的装置,它通过化学反应,消耗某种化学物质,输出电能。
它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。
判断一种电池的优劣或是否符合某种需要,主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少(比能量,单位是(W·h)/kg, (W·h)/L),或者输出功率的大小(比功率,W/kg, W/L)以及电池的可储存时间的长短。
除特殊情况外,质量轻、体积小而输出点能多、功率大、可储存时间长的电池,更适合使用者的需要。
化学电池的主要部分是电解质溶液,和浸在溶液中的正极和负极,使用时将两极用导线接通,就有电流产生,因而获得电能。
化学电池放电到一定程度,电能减弱,有的经充电复原又可使用,这样的电池叫蓄电池,如铅蓄电池、银锌电池等;有的不能充电复原,称为原电池,如干电池、燃料电池等。
二、不同种类的电池:(一)一次电池一次电池的活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度,就不能使用了。
一次电池中电解质溶液制成胶状,不流动,也叫干电池。
常用的有普通的锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镁锰干电池等。
常见的一次电池:(1)普通锌锰干电池锌锰干电池是最常见的化学电源,分酸性碱性两种。
干电池的外壳(锌)是负极,中间的碳棒是正极,在碳棒的周围是细密的石墨和去极化剂MnO2的混合物,在混合物周围再装入以NH4Cl溶液浸润ZnCl2,NH4Cl和淀粉或其他填充物(制成糊状物)。
为了避免水的蒸发,干电池用蜡封好。
干电池在使用时的电极反应为负极:Zn —2e—=Zn2+正极:2NH4+ + 2e—+ 2MnO2= 2NH3+Mn2O3+ H2O总反应:Zn + 2MnO2+ 2NH4+= Mn2O3+ 2NH3+ Zn2++H2O(2)碱性锌锰干电池负极:Zn +2OH——2e—=Zn(OH)2正极:2MnO2+2H2O +2e—=2MnOOH +2OH—总反应:Zn +2MnO2+2H2O=2MnOOH +Zn(OH)2(3)银一锌电池电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的,它们所用的电池体积很小,有“纽扣”电池之称。
它们的电极材料是Ag2O和Zn,所以叫银一锌电池。
电极反应和电池反应是:负极:Zn+2OH-—2e—=Zn(OH)2正极:Ag2O+H2O+2e—=2Ag+2OH-总反应:Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag利用上述化学反应也可以制作大电流的电池,它具有质量轻、体积小等优点。
这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面。
(4)锂-二氧化锰非水电解质电池以锂为负极的非水电解质电池有几十种,其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池,这种电池以片状金属及为负极,电解活性MnO2作正极,高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液,以聚丙烯为隔膜,电极反应为:负极反应:Li—e-=Li+正极反应:MnO2+Li++e-=LiMnO2总反应:Li+MnO2=LiMnO2该种电池的电动势为2.69V,重量轻、体积小、电压高、比能量大,充电1000次后仍能维持其能力的90%,贮存性能好,已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等。
(5)铝-空气-海水电池1991年,我国首例以铝——空气——海水为材料组成的新型电池用作航海标志灯。
该电池以取之不尽的海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。
工作原理:负极:4Al—12e-==4Al3+正极:3O2+6H2O+12 e-==12OH-总反应:4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3特点:这种海水电池的能量比―干电池‖高20—50倍。
(6)高能电池—锂电池该电池是20世纪70年代研制出的一种高能电池。
由于锂的相对原子质量很小,所以比容量(单位质量电极材料所能转换的电量)特别大,使用寿命长,适用于动物体内(如心脏起搏器)。
因锂的化学性质很活泼,所以其电解质溶液应为非水溶剂。
如作心脏起搏器的锂—碘电池的电极反应式为:负极:2Li-2e- ==2Li+正极:I2+2e-==2 I- 总反应式为:2Li+I2==2LiI锂电池(二)二次电池二次电池又称充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生。
这类电池可以多次重复使用。
(1)铅蓄电池是最常见的二次电池,它由两组栅状极板交替排列而成,正极板上覆盖有PbO2,负极板上覆盖有Pb,电介质是H2SO4.铅蓄电池放电的电极反应如下:负极:Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)(氧化反应)正极:PbO2(s)+SO42-(aq)十4H+(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O (l)(还原反应)总反应:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)十2H2O (l)铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程:阴极:PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)(还原反应)阳极:PbSO4(s)+2H2O (l) -2e-=PbO2(s)+SO42-(aq)十4H+(aq)(氧化反应)总反应:2PbSO4(s)十2H2O (l) =Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)可以把上述反应写成一个可逆反应方程式:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2Pb S O4(s)十2H2O (l)(2)碱性镍—镉电池:该电池以Cd和NiO(OH)作电极材料,NaOH作电解质溶液。
负极:Cd+2OH--2e- = Cd(OH)2正极:2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-总反应式为:Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2从上述两种蓄电池的总反应式可看出,铅蓄电池在放电时除消耗电极材料外,同时还消耗电解质硫酸,使溶液中的自由移动的离子浓度减小,内阻增大,导电能力降低。
而镍—镉电池在放电时只消耗水,电解质溶液中自由移动的离子浓度不会有明显变化,内阻几乎不变,导电能力几乎没有变化。
(3)氢镍可充电池:该电池是近年来开发出来的一种新型可充电池,可连续充、放电500次,可以取代会产生镉污染的镍—镉电池。
负极:H2+2OH--2e-=2H2O正极:2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-总反应式为:H2+2NiO(OH)=2Ni(OH)2(三)燃料电池又称连续电池:一般以天然燃料或其它可燃物质如H2、CH4等作为负极反应物质,以O2作为正极反应物质而形成的。
燃料电池体积小、质量轻、功率大,是正在研究的新型电池之一。
(1)氢氧燃料电池主要用于航天领域,是一种高效低污染的新型电池,一般用金属铂(是一种惰性电极,并具有催化活性)或活性炭作电极,用40%的KOH溶液作电解质溶液。
其电极反应式为:负极:2H2+4OH--4e-=4H2O正极:O2+2H2O+4e-=4OH- 总反应式为:2H2+O2=2H2O(2)甲烷燃料电池用金属铂作电极,用KOH溶液作电解质溶液。
负极:CH4+10OH--8e-= CO3 2- +7H2O正极:2O2+4H2O+8e- = 8OH-总反应式为:CH4+2O2+2KOH = K2CO3+3H2O(3)甲醇燃料电池是最近摩托罗拉公司发明的一种由甲醇和氧气以及强碱作为电解质溶液的新型手机电池,电量是现有镍氢电池或锂电池的10倍。
负极:2CH4O+16OH--12e- = 2CO3 2- +12H2O正极:3O2+6H2O+12e- =12OH-总反应式为:2CH4O+3O2+4OH- =2CO3 2- +6H2O(4)固体氧化物燃料电池该电池是美国西屋公司研制开发的,它以固体氧化锆—氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许O2-在其间通过。
负极:2H2+2O2-4e- = 2H2O正极:O2+4e- = 2O2-总反应式为:2H2+O2 = 2H2O(5)熔融盐燃料电池:该电池用Li2CO3和的Na2CO3熔融盐混合物作电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在6500C下工作的燃料电池。
熔融盐燃料电池具有高的发电效率。
负极:2CO+2CO3 2--4e- = 4CO2正极:O2+ 2CO2+4e- = 2CO3 2-总反应式为:2CO+O2 = 2CO 2知识拓展:海洋电池1991年,我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电池,称之为海洋电池。
它是一种无污染、长效、稳定可靠的电源。
海洋电池彻底改变了以往海上航标灯两种供电方式:一是一次性电池,如锌锰电池、锌银电池、锌空(气)电池等。
这些电池体积大,电能低,价格高。
二是先充电后给电的二次性电源,如铅蓄电池,镍镉电池等。
这种电池要定期充电,工作量大,费用高。
海洋电池,是以铝合金为电池负极,金属(Pt、Fe)网为正极,用取之不尽的海水为电解质溶液,它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能的。
我们知道,海水中只含有0.5%的溶解氧,为获得这部分氧,科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构,以增大表面积,吸收海水中的微量溶解氧。
这些氧在海水电解液作用下与铝反应,源源不断地产生电能。
两极反应为:负极:(Al):4Al-12e-=4Al3+正极:(Pt或Fe等):3O2+6H2O十12e-=12OH-总反应式:4Al+3O2十6H2O=4Al(OH)3↓海洋电池本身不含电解质溶液和正极活性物质,不放入海洋时,铝电极就不会在空气中被氧化,可以长期储存。
用时,把电池放入海水中,便可供电,其能量比干电池高20~50倍。
电池设计使用周期可长达一年以上,避免经常交换电池的麻烦。
即使更换,也只是换一块铝板,铝板的大小,可根据实际需要而定。
海洋电池没有怕压部件,在海洋下任何深度都可以正常了作。
海洋电池,以海水为电解质溶液,不存在污染,是海洋用电设施的能源新秀。
【典型例题】【例1】氢镍电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生污染的铜镍电池。
氢镍电池的总反应式是:(1/2) H2+NiO(OH) Ni(OH)2根据此反应式判断下列叙述中正确的是()A.电池放电时,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【例2】有人设计出利用CH4和O2的反应,用铂电极在KOH溶液中构成原电池。
电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧,则下列说法正确的是()①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-②负极上CH4失去电子,电极反应式CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O③负极上是O2获得电子,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-④电池放电后,溶液pH不断升高A.①②B.①③C.①④D.③④【例3】下图为氢氧燃料电池原理示意图,按照此图的提示,下列叙述不正确的是( )A.a电极是负极B.b电极的电极反应为:4OH--4e-== 2H2O+O2↑C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置【例4】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。