选修4 第四章第二节化学电源

3、镉镍电池 负极材料：Cd； 电解质：KOH溶液。 反应式如下：
放电
正极材料：涂有NiO2，
NiO2+Cd+2H2O
写出电极反应式。
充电
Ni(OH)2+ Cd(OH)2
特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。
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镍—镉可充电电池可发生如下反应：
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
充电
放电
Cd+2NiO(OH)+2H2O
正极： PbO2(s) + 4H++SO42- +2e- =PbSO4 (s) +2H2O 还原反应 放电过程总反应： Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O
铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
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②充电过程
接电源负极 阴极：PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42-
①能量转换效率高，供能稳定可靠。
（2）分类: ②二次电池又称充电电池——蓄电池
（3）优点:
②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的 电池和电池组，使用方便。 ③易维护，可在各种环境下工作。
（4）电池优劣的判断标准: ①比能量 ［符号(W· h/kg)，(W· h/L)］ 指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 ②比功率 [符号是W/kg，W/L)] 指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小 ③电池的储存时间的长短
总反应方程式 ：
碱性电解质
负极 :
正极 :
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4、熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重 视，可用 Li2CO3 和 Na2CO3 的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650 ℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反 应式：
负极反应式：2CO＋2CO32- =4CO2＋4e－
2、碱性锌-锰干电池
电池反应： Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 ［思考］该电池的正负极材料和电解质．
碱性电池
(Zn) Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 负极： (MnO2) 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH正极： 电解质： KOH
3、银-锌电池
2NH4++2e-=2NH3+H2 ， H2 +2MnO2=Mn2O3+H2O Zn-2e-=Zn2+
总反应 Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O
通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不 锌筒变软，电池表面变得不平整 能正常供电了？_____________________________ 我们在 使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是 干电池中的什么成分起了作用？ MnO ZnCl 2 2 优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。
总反应：
负极：
正极：
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练习1：氢氧燃料电池（碱性电解质）
总反应方程式 ： 2H2＋O2＝2H2O
负极 : 2H2+4OH-－4e-＝4H2O 正极 : O2+2H2O＋4e-＝4OH-
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练习2：甲醇燃料电池 酸性电解质
总反应方程式 ：
碱性电解质
负极 :
正极 :
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练习3：乙烷燃料电池 酸性电解质
形形色色的电池
干电池
碱性电池
蓄电池 燃料电池 锂离子电池
“震动动力充电电池”
勺水充电
三 维 纳 米 结 构 电 池
尿液充电的电池
(一) 一次电池
1、干电池(普通锌锰电池）
锌筒
石墨棒 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等糊状物 MnO2和C
练习：写出锌锰干电池的电极反应方程式。 负极：———————————————— 正极：————————————————
原子能电池
将放射性同位素自然衰变时产生的热 能通过热能转换器转变为电能的装置
学与问
2、①目前化学电池主要分为哪几个大类？ 在性能等方面它们各有什么特点？ 产生电能的基本原理是什么？ ②化学电池与其他能源相比有哪些优点？ ③判断电池的优劣标准主要是什么？
第二节
化学电源
（1）概念: 将化学能变成电能的装置 ①一次电池又称不可充电电池——如：干电池 ③燃料电池
讨论：（2012· 江苏）
（3）铝电池性能优越，Al-AgO电池可用作水下动力电源， 其原理如右下图所示。该电池反应的化学方程式为：
2Al＋3AgO＋2NaOH＝2NaAlO2＋3Ag＋H2O
。
讨论:（2012· 四川）一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，
负极上的反应为CH3CH2OH－4e－+H2O=CH3COOH+4H＋。下列 有关说法正确的是（ C ） A. 检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动 B.若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气
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(3)优缺点简析
缺点： 比能量低、笨重、废弃电池污染环境 优点：
可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 价格低廉
其它二次电池
镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂 离子蓄电池……
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2、银锌蓄电池
1970-1975, 开发了先进的银锌、
镍镉电池技术。 1975-1983, 为美国海军生产 潜水艇用银锌电池。
氮氧化物等废气污染都接近零；燃料电池发明于19世
纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才
开始进入实用阶段。
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1、燃料电池特点 燃料、氧化剂：外部供给
电极：不包含活性物质，只是一个催化转化元件
2、燃料电池优点： 绿色、高效、节能，可连续使用。
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氢氧燃料电池
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3、氢氧燃料电池 （1）构造特点： （2）电池反应 酸性电解质
学与问
碱性锌锰电池、锌银电池、铅 1、在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道 蓄电池、镉镍电池、氢镍电池、 电池的其它应用吗？ 锂离子电池等。 化学电池
广泛应用于通讯、交通、文化、 办公及家用电子产品。高科技、 将化学能转换成电能的装置 军事、生产行业也有特殊应用。
电池
太阳能电池
将太阳能转换成电能的装置
还原反应
接电源正极 阳极： PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H++ SO42氧化反应 充电过程总反应： 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 铅蓄电池的充放电过程：
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4
放电 充电
2PbSO4(s)+2H2O(l)
正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH－
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4、锂电池
锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)： 8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S 负极： 8Li-8e-=8Li+ ； 正极： 3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S 。
用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳定电 压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空 领域。 9
C.电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O
D.正极上发生的反应是：O2+4e－+2H2O=4OH－
讨论：(11安徽)研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能 利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应 可表示为：5MnO2＋2Ag＋2NaCl=Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确的是( B )
A.正极反应式：Ag＋Cl－－e－=AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 C.Na＋不断向“水”电池的负极移动 D. AgCl是还原产物
1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。 1998-1992, 为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于 核潜水艇。
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2、银锌蓄电池 正极壳填充Ag2O和石墨， 负极盖填充锌汞合金， 电解质溶液KOH。
反应式为：
Zn+Ag2O+H2O
Байду номын сангаас
放电 充电
2Ag+Zn(OH)2
写出电极反应式。
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银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的 充电和放电过程可以表示为： 2Ag+Zn(OH)2
充电 放电
Ag2O+Zn+H2O
此电池放电时，负极上发生反应的物质是（D ） A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
电极反应： 负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH16
正极反应式： 。
总电池反应式：
。
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5、一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷 气体；电解质是掺杂氧化钇 (Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体， 在熔融状态下能传导 O2- 。下列对该燃料电池说法正确的 是 ( ) A. 在熔融电解质中，O2-由负极移向正极
B. 电池的总反应是：2C4H10＋13O2- ＝ 8CO2＋10H2O
二、二次电池
铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池…… 1.铅蓄电池
(1)正负极材料