课件27张PPT。 第4章 电化学基础
第二节 化学电源形形色色的电池用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池化学电池用于“神六”的太阳能电池笔记本电脑专用电池手机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电池化学电池在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？
电池化学电池太阳能电池原子能电池将化学能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置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你知道吗？1、概念:将化学能变成电能的装置2、分类:①一次电池又称不可充电电池——干电池
②二次电池又称充电电池——蓄电池
③燃料电池——氢氧燃料电池化学电池银锌钮扣电池正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH－负极：Zn +2OH－-2e- =Zn(OH)2总反应：
Zn+Ag2O + H2O = Zn(OH)2 +2Ag一次电池一次电池普通锌锰电池普通干电池优点：制作简单、价格便宜。
缺点：放电时间短，电压下降快。碱性锌-锰干电池缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连
续放电碱性电池 一次电池二次电池铅蓄电池放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb + SO42- -2e- =PbSO4 正极：PbO2 + 4H++SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O 氧化反应
还原反应
负极：①放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程铅蓄电池②充电过程PbSO4 +2e- =Pb + SO42- 还原反应阴极：阳极：PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H++ SO42- 氧化反应接电源负极接电源正极充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O缺点：比能量低、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、银锌电池、锂电池、锂离子电池……铅蓄电池燃料电池燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的氧化还原反应，将化学能直接转换成电能的化学电源。（氢气、甲烷、肼、甲醇、氨等燃料电池……） 氢氧燃料电池 碱性电解质（KOH）
负极: 2H2-4e-+4OH-==4H2O
正极: O2+2H2O+4e-==4OH-
总反应: 2H2+O2==2H2O若把氢氧化钾换成硫酸,电极反应式又该如何呢？酸性电解质：
负极： 2H2-4e-==4H+
正极： O2+4H++4e-==2H2O
总反应：2H2+O2==2H2O若将上述电池的电解液换成质子交换膜，所形成的电池就是质子交换膜电池，质子交换膜能允许氢离子通过，请写出质子交换膜电池的电极反应式和总反应式。负极： 2H2-4e-==4H+
正极： O2+4H++4e-==2H2O
总反应：2H2+O2==2H2O
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。
缺点：体积较大、附属设备较多
优点：能量转换率高、清洁、对环境好
其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……燃料电池的规律燃料电池与前几种电池的差别： 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。若将上述碱性电池中的燃料换成甲烷，请写出电极反应式和总反应式。 总反应式：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
正极：2O2+8e-+4H2O=8OH-
负极：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O若将上述碱性电池中的燃料换成甲醇，请写出电极反应式和总反应式。 总反应：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O正极：3O2+12e-+6H2O=12OH- 负极：2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？书写步骤：熔融盐燃料电池是一种高温燃料电池。其工作原理是在负极通入燃料，在正极通入氧气，使用高温熔融盐作为电解质。某燃料电池使用碳酸钾作为熔融盐电解质，在一极通入一氧化碳，在另一极通入二氧化碳和氧气的混合气，已知该电池的一个电极反应式为：CO＋CO32－－2e－＝2CO2,请根据原电池的工作原理，写出另一电极反应的电极反应式和总反应方程式。固体氧化物燃料电池是一种采用固体氧化物作为电解质的燃料电池。该电池中的固体氧化物电解质是一种特殊的固体电解质，能够允许氧离子通过。其工作原理是在负极通入燃料，在正极通入氧气，而氧气所形成的氧离子能够通过氧化物电解质。某燃料电池使用固体氧化物作为电解质，在一极通入一氧化碳，在另一极通入氧气，请根据原电池的工作原理，写出电极反应式和总反应方程式。小结：化学电源1、一次电池2、二次电池3、燃料电池——锌锰干电池——铅蓄电池——氢氧燃料电池掌握每一类典型
电池的正负极、
电极反应；了解
每一类电池的优
缺点；对其它电
池有初步的认识冲击高考题: 1、（江苏高考）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。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：
Zn?s?＋2MnO2?s?＋H2O?l?＝Zn?OH?2?s?＋Mn2O3?s?
下列说法错误的是 （ ）
A? 电池工作时，锌失去电子
B? 电池正极电极反应式为：
2MnO2?s?＋H2O?l?＋2e?＝Mn2O3?s?＋2OH??aq?
C? 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D? 外电路中每通过0?2 mol电子，锌的质量理论上减少6?5 g C2:氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：
，
此时电池内总的反应式:
。
CH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O3、如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C课件20张PPT。 第4章 电化学基础
第二节 化学电源发明电池的故事 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。 发明电池的故事 一天，他拿出一块锡片和一枚银币，把这两种金属放在自己的舌头上，然后叫助手将金属导线把它们连接起来，刹时，他感到满嘴的酸味儿。
?? 接着，他将银币和锡片交换了位置，当助手将金属导线接通的一瞬间，伏特感到满嘴的咸味。
?? 这些实验证明，两种金属在一定的条件下就能产生电流。伏特想，只要能把这种电流引出来，就能大有作用。
?? 伏特经过反复实验，终于发明了被后人称做“伏特电堆”的电池，这就是在铜板和锌板中间夹上卡纸和用盐水浸过的布片，一层一层堆起来的蓄电池。这种电池，今天仍然在使用着 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。 ［学与问］在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？ 电池化学电池太阳能电池原子能电池将化学能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置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化学电源１、化学电池分类电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用．又称充电电池或蓄电池在放电后经充电可使电池中的活性物质获得重生，恢复工作能力，可多次重复使用．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．干电池： 电池中的电解质溶液制成胶体，不流动，故称干电池．铅蓄电池、
锌银蓄电池、
镍镉电池、
锂离子电池
氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料电池。如：普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银纽扣电池一、化学电池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。二、一次电池普通锌锰干电池：活性物质为NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2 和炭黑。电极反应式：
负 极：Zn - 2e－?＝ Zn2+
正 极：2NH4+ + 2e－+2MnO2＝ Mn2O3+ 2NH3↑＋ H2O
总反应：Zn + 2NH4+ +2MnO2＝ Zn2+ +Mn2O3+ 2NH3↑＋ H2O
优点：制作简单、价格便宜。
缺点：放电时间短，电压下降快。碱性锌锰干电池：活性物质为KOH和淀粉糊作电解质，还填有MnO2 和炭黑。电极反应式：
负 极：Zn - 2e－ + 2OH- ＝ Zn(OH)2
正 极：2MnO2 + 2e－+ 2H2O ＝ 2MnOOH + 2OH-
总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O＝ 2MnOOH + Zn(OH)2优点：电流稳定，放电容量、时间增大几倍，
不会气涨或漏液。缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵。银锌电池总反应式:
Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2
电极反应式:
负极: Zn＋2OH-－2e-＝Zn(OH)2
正极: Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH-
电解液: KOH溶液 这种电池比能量大、电压稳定，储存时间长，适
宜小电流连续放电，常制成纽扣式电池，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。 锂电池锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S
负极： ；正极： 。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。8Li-8e-=8Li+3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S11三、二次电池铅蓄电池：其电池反应可以正向和逆向进行．蓄电池放电时为自发电池，充电时为电解池．充电后电池容量得到恢复，充放电次数可达千百次 。放电时电极反应式：
负 极：Pb + SO42- -2e-＝PbSO4
正 极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-＝PbSO4 + 2H2O
总反应：Pb + PbO2 + 2H2SO4＝2PbSO4 + 2H2O
充电时电极反应式与放电时电极反应式相反，所以可以把上述反应写成一个可逆反应式：
Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境。四、燃料电池一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。电池的电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能。清洁、能量转换率高的特点。燃料电池氢氧燃料电池：一种高效低污染的新型电池。
负 极：2H2 - 4e-＝4H+
正 极：O2 + 4H+ + 4e-＝2H2O
总反应：2H2 + O2＝2H2O
酸性电解质：碱性电解质: 负 极: 2H2- 4e-+ 4OH- =4H2O
正 极: O2+ 2H2O+ 4e- = 4OH-
总反应: 2H2+ O2 = 2H2O中性电解质: 负 极: 2H2- 4e- =4H+
正 极: O2+ 2H2O+ 4e- = 4OH-
总反应: 2H2+ O2 = 2H2O电解质溶液：KOH负极：
CH4+10 OH-–8e- == CO32-+7H2O正极：
2O2 + 4H2O + 8e- == 8OH-甲烷燃料电池。
CH4 +2O2+2OH- == CO32- + 2H2O甲醇燃料电池
2CH3OH+4OH-+3O2===2CO32-+6H2O电解质溶液：KOH正极：
3O2 + 6H2O + 12e- == 12OH-负极：
2CH3OH+16OH- – 12e- ==2CO32-+12H2O五、书写电极反应式应注意以下几点：1．确定原电池的正负极，弄清正负极上发生反应的物质；
2.电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则；
3．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；4.负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关(如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在)；
5.溶液中不存在O2- ：在酸性溶液中它与H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。减 少 污 染
节 约 资 源
