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第二节 化学电源
184天
“0”排放
助推低碳世博的成功
燃料电池汽车
为什么这些汽车用电池而不用化石燃料作能源？
能量转换率高
供能稳定可靠
可以制成各种形状和大小、不同容量的电池、电池组
使用方便，易于维护
并可以在各种环境下工作。
为什么用燃料电池而不用其他电池呢？
电池
化学电池
太阳能电池
原子能电池
一次电池
二次电池
燃料电池
电池的分类
§4.2 化学电源
原电池
二次电池
一次电池
燃料电池
从1799年伏打电池的产生到现在电池有二百多年的发展史了
【实验步骤】
1、将稀硫酸倒入电池槽至能够浸没铜片
和锌片的下端
2、将连接电流计的导线夹分别夹在铜片、锌
片上，观察电流计是否偏转
3、将连接小灯泡的导线夹分别夹在铜片、锌
片上，观察小灯泡是否变亮
4、断开电路，观察锌片
【思考】能用该装置作为日常生活中的电源吗？
作为电源的电池应满足的条件
1、能输出较多的电能或较大的功率
2、方便使用
3、存储较长时间
锌粉和KOH的混合物
MnO2
金属外壳
Zn
+ 2OH-
= Zn(OH)2
-2 e-
2MnO2+2 e-
+2H2O
=2MnOOH + 2OH-
总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnOOH
负极：
正极：
MnO2
优点：比能量大和可存储时间长，适用于大电流和连续放电
一、一次电池
锌粉和KOH
MnO2
金属外壳
与锌铜原电池相比，碱性锌锰电池在哪几方面做了改进，使碱性锌锰电池具有这些优点？
负极反应物
正极反应物
电解质溶液
其他
原电池的主要组成部分
纽扣式锌银电池
锂电池
这些电池能作为汽车能源吗？
丢掉一个电池，换回一片污染，失去一座矿山
有关资料显示，一节一号电池烂在地里，能使１平方米的土壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水无法饮用，相当于一个人一生的饮水量。
1吨废干电池含有131公斤钢、160公斤锌、375公斤二氧化锰，从废电池中提炼金属比从矿石中提取容易的多。
污染环境
资源利用率低
铅蓄电池
1859年由普南特(Plante)发现 , 以Pb、PbO2 稀硫酸组成的电池放电完了以后外加电源一段时间后又可以起到放电的作用，进而发明了铅蓄电池。
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
Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
放电
充电
二、二次电池
电压稳定，使用方便、安全可靠、价格低廉
铅蓄电池的优点：
铅蓄电池的缺点：
笨重、充电时间长、污染
2H2＋O2＝2H2O
特点：
1、无污染
2、放热反应，能量转化大
3、氧化还原反应
燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时不断从外界输入氧化剂和还原剂，同时将电极反应产物不断排出电池。它是把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。
电池名称 电极反应
碱性锌锰电池
铅蓄电池
氢氧燃料电池（酸）
负极(Pb)： Pb + SO42--2e-＝PbSO4
正极：PbO2 + 4H+ +SO42- + 2e-＝PbSO4 +2H2O
总电池反应:PbO2 + Pb +2H2SO4＝2PbSO4↓+ 2H2O
负极 : 2H2－4e-＝4H+
正极 : O2+ 4H+ ＋4e-＝ 2H2O
总反应方程式 ：2H2＋O2＝2H2O
负极：Zn + 2OH－－2e- = Zn(OH)2
正极：2MnO2+2H2O+2e- = 2MnOOH + 2OH－
总： Zn+2MnO2 + H2O = Zn(OH)2 +2MnOOH
镍—镉可充电电池可发生如下反应：
Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知，该电池的负极材料是
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
充电
放电
A. Cd
（ A ）
B. NiO(OH)
D. Ni(OH)2
C. Cd(OH)2
电池名称 优缺点
碱性锌锰电池
铅蓄电池
氢氧燃料电池
优点: 比能量、存储时间高，
适用于大电流和连续放电
缺点: 不能反复使用，价格高
优点：电压稳，方便，安全，价格低
缺点：比能量低，笨重，污染环境
优点：无污染
缺点：气体不易存储
生活指导
根据需要选用
依据特点使用
按照要求处理
1.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（ ）
A、 Li是正极，电极反应为Li － e- = Li+
B、 Li是负极，电极反应为Li － e- = Li+
C、 Li是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2 –
D、 Li是负极，电极反应为Li －2e- = Li2+
B
2、1991年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20到50倍。运用所学的化学知识，推测该新型电池两极上可能发生的电极反应。
负极 正极
4Al-12e=4Al3+
3O2+6H2O+12e=12OH-
作 业
1、完成课本78页习题
2、上网查阅各类电池的使用注意事项
负极 : 2H2－4e-＝4H+
正极 : O2+ 4H+ ＋4e-＝ 2H2O
总反应方程式 ：
2H2＋O2＝2H2O
优点：无污染
1、充电时间较长，一般3--5个小时
2、有一定的使用寿命
铅蓄电池：循环寿命约300次
镉镍电池：循环寿命约2000-4000次
3、重金属污染，主要是铅、镉、镍
镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池
锌－锰干电池
电极：Pb为负极；PbO2为正极.
电解液:30%的H2SO4溶液
放电的电极反应式:
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
Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
放电
充电
二、二次电池
电池名称 电压 主要优缺点
普通电池 （锌锰电池） 1.5V 优点：使用方便，便宜。
缺点：寿命、存放期短，约1.5年，不能
充电。
碱性锌锰电池 1.5V 优点：电容量大，使用寿命长。
缺点: 不能充电，价格较高。
锌银纽扣电池 1.5V 优点：体积和质量都小，寿命长，约2年
缺点：不能充电，价格高。
镍镉电池 1.3V 优点：体积小，质量轻，寿命长，可充
放电约3000次。
缺点：价格高。
铅蓄电池 2V 优点：电压稳，电容量大，可充电便宜。
缺点：笨重，防震性差，不防漏
部分主流产品供电基本原理、性能和相对价格
二次电池
一次电池
一次电池
侵占农田
污染土壤
污染水体
污染空气
思考：
是不是所有化合物在水溶液里或熔融状态下都能够导电？
小结
作业：
1、整理本节知识
2、家庭作业:查阅资料，列举生产生活中的离子有哪些？。
3、预习：课本43页二、电解质在水溶液
中的反应
Pt电极
H2
O2
氢氧燃料电池模拟
KOH
小小假设
糊状锌粉和KOH的混合物
Zn
2e-
Zn2+
+ 2OH- = Zn(OH)2
e-
e-
e-
e-
糊状MnO2
2MnO2+2H2O+2 e- =2MnOOH + 2OH－
金属外壳
Zn + 2MnO2 + H2O = Zn(OH)2 + 2MnOOH
1859年法国普兰特（Plante）发现，由正极板、负极板、电解液、隔板、容器（电池槽）等5个基本部分组成。用二氧化铅作正极活性物质，铅作负极活性物质，硫酸作电解液，微孔橡胶、烧结式聚氯乙烯、玻璃纤维、聚丙烯等作隔板制成的电池
