高中化学选修四_化学电源__定稿

银锌电池
Zn为负极,Ag2O为正极 电解液: KOH溶液 电极反应式: 负极:Zn＋2OH－－2e-＝Zn(OH)2 正极:Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－ 总反应式: Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2 电池特点:比能量高、电压高、储存时间长、工作 温度宽等优点.
微型锂电池：
子传导到正极与碘的还原产物I-结合。——可用于
心脏起搏器。
永久性人造心脏在美问世
• 人造心脏由4个部分组成，即金属钛制成的心脏
本体、一个微型锂电池、一个计算机操纵系统
以及外接电池组。人造心脏本体可取代患者心
脏的左右心室，微型锂电池和操纵系统植入患
者腹腔，用以提供动力。外接电池组可
正极：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-
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．
负极：——Zn
Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极：——MnO2
2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH电解质：KOH
负极： CH4+ 10OH --8e-= CO32- + 7H2O
正极： 2O2+ 4H2O +8e-= 8OH 电池总反应：
CH4+ 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3 H2O
2、熔融盐燃料电池
熔融碳酸盐燃料电池是由多孔陶瓷阴极、多 孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极构成的燃 料电池。其电解质是熔融态碳酸盐（在阴极
燃料电池的规律 ①燃料做负极，助燃剂氧气为正极 ②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的 作用。
燃料电池与前几种电池的差别： ①氧化剂与还原剂在工作时不断补充； ②反应产物不断排出
③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%， 有利于节约能源。
燃料电池 (1)电极:Pt制作的惰性电极 (2)电解质溶液:KOH溶液
（3）锂电池
电极材料及原料 正极：金属氧化物 负极：锂 电解质溶液 优点 质量轻、电压高、工作效率高、贮存寿命长。 应用领域 电脑、照相机、手表、心脏起博器等。 有机溶剂
• 在锂电池家族中,有特高容量而且自放电
率特别低的,主要使用在工业自动化仪表 仪器中的锂—亚硫酰氯电池;也有长寿又 安全的用于心脏照相机中使用的 锂……
• 一次电池：电池中的反应物质在进行一次电化学
反应（放电）之后就不能再次使用了，即无法充
电再使用（只能废弃而不能再生）。这样的电池， 叫做一次电池。废弃的一次电池必须妥善处理， 否则会造成矿产资源的极大浪费和环境污染。 • 二次电池：可以多次反复使用，放电后可以充电 复原再重新放电的电池，也称蓄电池、可充电电 池。
负极（Pb）: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4 正极（PbO2）: PbO2+4H++SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O 总反应： Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O 4、优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安 全可靠、价格低廉
5、应用领域：
铅蓄电池: 电极：Pb为负极, PbO2为正极. 电解液: 30%的H2SO4溶液 电极反应式: 放电时：为原电池 负极(Pb) ： Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4 正极(PbO2) PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e-＝PbSO4＋2H2O 总电池反应: PbO2＋Pb＋2H2SO4＝2PbSO4↓＋2H2O 充电时：为电解池 阴极(Pb)： PbSO4 ＋2e- ＝ Pb＋SO42阳极(PbO2) PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H＋＋SO42－ 总电解反应: 通电 2PbSO ＋2H O ＝ PbO ＋Pb＋2H SO
几种常见电池和新型电池：
• 干电池：普通锌-锰电池、碱性锌-锰电池 • 蓄电池：铅蓄电池、镍-镉可充电电池、
银锌钮扣电池等
• 锂电池：
• 新型燃料电池：氢氧燃料电池、甲烷燃料
电池、熔融盐燃料电池等
普通锌锰电池
碱性电池
纽扣电池
镍氢电池 镍 镉 电 池
索尼数码相 机锂电池
小型高性能燃料电池
化学电源的分类：
写出电极反应式。
为什么废旧纽扣电池应专门回收？
• 钮扣电池含有汞，当其废弃在自然界里，外 层金属锈蚀后，汞就会慢慢从电池中溢出来， 进入土壤或在下雨之后进入地下水，再通过 农作物进入人体，损伤人的内脏。在微生物 的作用下，无机汞可以转变成甲基汞，聚积 在鱼类的身体里，人食用了这种鱼后，甲基 汞会进入人的大脑细胞，使人的神经系统受 到严重破坏，重者会发疯致死。日本水俣病 就是甲基汞所致。
(3)铝——空气——海水电池
1991年，我国首创以铝-空气-海水为材料组成的新型 电池，用作航海标志灯．以取之不尽的海水为电解质
负极：4Al -12e- ＝
4Al3+
正极：3O2 + 6H20 + 12e- ＝ 120H电池总反应式为：4Al+3O2+6H20=4Al(OH)3
4、新型燃料电池：
电的特殊材料制作的；（燃料电池的电极有双重
作用，其一是作为电的导体；其二是提供足够的
表面积使电极的活性物质分子分解为原子物种， 然后发生电子转移。——这实际为一种电催化过 程，铂、镍、铑这些金属是很好的电催化剂。） 两个电极之间充满着含有可以移动离子的电解 质；——氢氧化钾水溶液、熔融盐、传递质子的 膜或者固体电解质等。
燃料电池
是一种连续地将燃料和 氧化剂的化学能直接转 化成电能的化学电源， 又称连续电池．
氢气、甲醇、天然气、 煤气与氧气组成燃料 电池。
定义
例子
小型高性能 燃料电池
２、化学电池优点
（１）能量转换效率高，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 电池和电池组，使用方便。 （３）易维护，可在各种环境下工作。 ３、判断电池优劣的标准 （１）比能量 ［符号(A· h/kg)，(A· 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
第四章 电化学
发明电池的故事
伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家. 有一天,伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论 文,说动物肌肉里贮存着电,可以用金属接触肌肉把电引 出来.看了这篇论文,伏特非常兴奋,便决定亲自来做这个 实验.他用许多只活青蛙反复实验,终于发现,实际情况并 不像加伐尼所说的那样,而是两种不同的金属接触产生 的电流,才使蛙腿的肌肉充电而收缩. 为了证明自己的发现是正确的,伏特决定更深入地了 解电的来源。 为了纪念他的贡献,人们把电压的计量单位叫做伏特, 简称伏,符号V。比如我们手电筒里的电池的电压是1.5 伏特，我们家里的电灯的电压是220伏特。
（2）银锌电池
中国第1颗人造地球卫星东方红-1用银锌电池作电源。
银锌原电池是用不锈钢制成的小圆盒，形
似纽扣，故称纽扣电池。盒内一端填充氧化银
和石墨组成的活性材料，另一端填充锌汞合金 组成的活性材料。 正极壳填充 ，负极盖填充 充电 Zn+Ag2O+H2O 放电 ，
电解质溶液KOH。反应式为：
2Ag+Zn(OH)2
进行充电。
二、二次电池------蓄电池
（1）铅蓄电池
正极材料上涂有棕褐
色的PbO2，负极材料是 海绵状的金属铅，两极浸 在H2SO4溶液中。 写出电极反应式；分 析电子转移情况及电解质 溶液浓度的变化情况。
1、电极材料及原料： 正极：PbO2 负极：Pb
2、电解质溶液： H2SO4溶液
3、电极反应式：
除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、 功率大、储存时间长的电池，其质量好。
一、一次电池
1、干电池(普通锌-锰电池）
干电池用锌制桶形外壳作
负极，位于中央的顶盖有铜 帽的石墨作正极，在石墨周 围填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉 作电解质溶液，还填充MnO2 的黑色粉末吸收正极放出的 H2，防止产生极化现象。
电池的总反应： Zn+ 2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)2Cl2+ 2MnO(OH)
干电池
电极:Zn为负极,碳棒为正极
电解液：NH4Cl、ZnCl2和 淀粉糊
另有黑色的MnO2粉末，吸收正极产生的H2，防止产生极化现象。
电极方程式：
负极(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋ = Mn2O3 + 2NH3 +H2O
三、燃料电池
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂 的化学能直接转换成电能的化学电池。
(1)氢氧燃料电池 酸性电解质： 负极： 2H2-4e-==4H+ 正极： O2+4H++4e-==2H2O 总反应：2H2+O2==2H2O 碱性电解质 负极: 2H2-4e-+4OH-==4H2O 正极: O2+2H2O+4e-==4OH总反应: 2H2+O2==2H2O [阅读]P77-78 了解燃料电池的优点
(4)反应原理: 正极: 2H2+4OH － －4e-＝4H2O 负极: O2＋2H2O ＋ 4e-＝4OH － 总反应：2H2＋O2＝2H2O
(2)以甲烷作燃料的燃料电池
电极为金属铂，电解质为KOH，在两极分别通入甲烷和氧气。
电极反应：负极：CH4 + 10OH- －8e = CO32- + 7H2O 正极： O2 + 2H2O + 4e = 4OH总反应式： CH4 + 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3H2O