人教版选修四高中化学4.2-化学电源(45张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版选修四高中化学4.2-化学电源(45张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-09-16 21:09:02 | ||
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文档简介
(共45张PPT)
化学
选修4
第二节
第四章
电化学基础
化学电源
1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？
2、判断电池的优劣标准主要是什么？
3、目前化学电池主要分哪几大类？
能量转换效率高，供能稳定可靠，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，易于维护，并可在各种环境下工作
①单位质量或单位体积所能输出电能的多少，即比能量；
②输出功率的大小即比功率
③电池的存储时间的长短。
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。
第一环节、七嘴八舌谈电池
化学电池
一次电池
二次电池
燃料电池
氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料电池
铅蓄电池
锌银蓄电池
镍镉电池
锂离子电池
普通干电池
碱性锌锰电池
锌银纽扣电池
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。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。
形形色色的电池
笔记本电脑专用电池
碱性电池
铅蓄电池
汽车燃料电池
普通干电池
纽扣电池
第二环节、探秘
—走进电池内部世界
锌筒(负极)：
Zn
-
2e-
=
Zn2+
碳棒(正极)：2MnO2+2NH4++2e-
=Mn2O3+
2NH3+H2O
电池总反应为：
?Zn
+
2MnO2
+
2NH4+
=
Zn2++Mn2O3
+
2NH3
+
H2O??
普通电池
锌筒
石墨棒
MnO2和C
普通锌-锰干电池的结构
NH4Cl、ZnCl2
和
H2O等
优点：制作简单、价格便宜。
缺点：放电时间短，易气涨或漏液
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。
电解质
KOH
负极：
Zn粉
Zn
+
2OH-
-
2e-
=
Zn(OH)2
正极：MnO2
2MnO2+2H2O+2e-
=
2MnOOH+2OH-
电池反应：
Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
碱性锌-锰电池：
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(电流稳定，放电容量、时间增大几倍,不会气涨或漏液。)
思考:该电池的正负极材料和电解质．
锌银钮扣电池
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
电极分别为Ag2O和Zn
电解质溶液为KOH
优点：比能量大、电压稳定、储存时间长，适宜小电流连续放电。
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。
海水电池
4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3
[思考]指出该电池的正、负极材料、写出正、负极反应式和总反应式。
负极：
正极：
总反应：
（Al）：4Al-12e-
=
4Al3+
（石墨）3O2+6H2O+12e—
=
12OH—
1991年我国首创的以铝—空气—海水组成的新型电池，可用于航标灯中。
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起搏器的锂—碘电池;还有在环境温度一二百度条件下应用于井下的锂—氧化铜电池,及在照相机中使用的锂……
锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。
永久性人造心脏在美问世
锂碘电池可作为真正的干电池的代表
锂碘电池可作为真正的干电池的代表。它的负极是金属锂，正极是I3-的盐，固体电解质为能够传导锂离子的LiI晶体，可将放电时负极产生的锂离子传导到正极与碘的还原产物I-结合。——可用于心脏起搏器。
锂电池——电解液为有机溶剂（无水）
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-+2S
负极:Li,正极可以是:CuO、FeS2
、MnO2
、C等;
①放电过程——原电池
负极：氧化反应
Pb+SO42--2e-=PbSO4
正极：还原反应
PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4
+2H2O
放电过程总反应：
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
②充电过程——电解池
阴极(接电源负极)：还原反应
PbSO4+2e-=Pb+SO42-
阳极(接电源正极)：氧化反应
PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
充电过程总反应：
2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4
铅蓄电池
用途：
优点：
主要缺点：
电动自行车、汽车、发电站等都要用到它
可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉
比能量低、笨重、废弃电池污染环境
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：
2Ag+Zn(OH)2
Zn+Ag2O+H2O
写出电极反应式。
充电
放电
负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
中国第1颗人造地球卫星东方红-1用银锌电池作电源。
镉镍电池
NiO(OH)+Cd+2H2O
Ni(OH)2+
Cd(OH)2
放电
充电
负极材料：Cd；
正极材料：涂有NiO（OH），
电解质：KOH溶液。
反应式如下：
写出电极反应式。
特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。
负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2
正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-
用途：
优点：
主要缺点：
镍镉充电电池：
广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等.
具有残留性记忆，可重复使用500次以上，体积小
镉有致癌作用,如不回收，会产生严重污染;
镍
镉
电
池
氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是
???H2+2NiO(OH)
??????????2Ni(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在负极上反应
CD
负极：H2+2OH--2e-
=?2H2O
正极：2NiO(OH)+2H2O+2e-
=?2Ni(OH)2+2OH-
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，同时将电极反应产物不断排出电池。
可供选择的燃料很多，如:氢气、烃类、肼、甲醇、氨、煤气等液态或气态的燃料。
燃料电池的基本设计是：电极是用镍、银、钯、铂等金属粉末压制成可以透过气体的多孔又可导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。
电极:Pt或石墨
制作的惰性电极
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
碱性介质
负极:
2H2-4e-+4OH-==4H2O
正极:
O2+2H2O+4e-==4OH-
总反应:
2H2+O2==2H2O
PH：增大
PH：减小
思考:放电过程中分别以酸或碱为电解质溶液时，电极附近溶液PH如何变化？原电池PH如何变化？
缺点：体积较大、附属设备较多
优点：能量转换率高、清洁、对环境友好
？
？
a
b
介质
电池反应：
2H2
+Ｏ２
=
2H2O
酸性
负极
正极
中性
负极
正极
碱性
负极
正极
2H2
-
4e-
=
4H+
O2
+
2H2O
+
4e-=
4OH-
2H2
-
4e-
=
4H+
O2
+
4H+
+
4e-=
2H2O
2H2
+4OH--
4e-
=
4H2O
O2
+
2H2O
+
4e-=
4OH-
氢氧燃料电池在不同电解质时的电极反应
一定要会判断：酸性有H+
(肯定没OH-
）；
碱性有OH-
(肯定没
H+
）
中性时反应物中无H+或OH-
该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。
CH4燃料电池
CH4
+
10OH-
-
8e-＝CO32-
+
7H2O
2O2
+
4H2O
+
8e-＝8OH-
CH4
+
2O2
+
2KOH＝K2CO3
+
3H2O
负极：
正极：
总反应：
燃料（例如，氢、肼、一氧化碳、甲烷、乙炔）和氧化剂分别从负极和正极的外侧源源不断地通过电极里的微孔进入电池体系，并分别在各自的电极上受到电极材料的催化而发生氧化和还原反应，同时产生电流。在燃料电池中，燃料与氧化剂连续不断的输送到电池内，同时电池反应产物持续不断地排出电池，故燃料电池又称连续电池。燃料电池中能量转换率可高达80%以上。
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。
使用氢氧燃料电池动力
的法国产标致TAXI
同济大学研制的燃料电池汽车－超越3号
我国自主研发的燃料电池车
神舟六号燃料电池发电系统
反应原理如下：
正极：
O2
+
2CO2
+
4e
-
=2CO32-
负极：
2H2
+
2CO32-
-
4e–
=
2CO2
+
2H2O
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（在正极充入CO2气作助燃剂,该电池放电的过程中CO2被循环使用）。
总反应：
O2
＋
2H2
=
2H2O
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．电池的总反应是：2C4H10+13O2→8CO2+10H2O
B．在熔融电解质中，O2—由负极移向正极
C．通入空气一极是正极,电极反应为：
O2+4e—
==2O2—
D．通入丁烷—极是正极,电极反应为：
C4H10+26e—+13O2—==4CO2+5H2O
AC
某燃料电池以熔融的K2CO3（其中不含O2－和HCO3－）为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为：2C4H10+26CO32－－52e－=34CO2+10H2O。试回答下列问题：
(1)该燃料电池的化学反应方程式为?????????
????????。
(2)正极电极反应式为?????????????????。
(3)为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是???????
。
(4)某学生想用该燃料电池为电源来电解饱和食盐水。
①写出该反应的离子方程式??????????????
。
②若电解后得到200mL3.25mol/LNaOH溶液，则消耗C4H10
的体积在标准状况下为???
???
mL。
2C4H10+13O2=8CO2+10H2O
13O2＋26CO2+52e－=26CO32－
CO2?
2Cl－+2H2O
=Cl2↑+H2↑+2OH－
560
书写电极反应式应注意以下几点：
1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；
2．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；
3．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)；
4．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-。
钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀
类型
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
条件
正极
(C)
负极反(Fe)
总反应
其他反应
水膜呈弱酸性或中性
O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe-2e-=Fe2+
水膜呈酸性
2H++2e-=H2↑
Fe-2e-=Fe2+
Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2
+2H2O+
O2=
4Fe(OH)3
4Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈
Fe+2H+=Fe2++H2↑
2Fe+2H2O+O2=
2Fe(OH)2
补充
通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀更普遍。
第三环节、众议电池功与过
展望电池的未来
你
知
道
吗
1、
一节1号电池腐烂产生的有毒物质能使1m2土地失去使用价值
一粒纽扣电池可污染60万升水，相当于一个人一生的用水量
废旧电池渗出的重金属造成水体污染，威胁人类健康，废酸废碱使土地酸化、盐碱化，
电池生产每年耗15.6万吨锌，22.6万吨二氧化锰，2080吨铜，2.7万吨氯化锌，7.9万吨氯化铵，4.3万吨碳棒
减
少
污
染
节
约
资
源
绿色电池种种
绿色环保电池是指已投入使用或正在研制、开发的一类高性能、无污染电池。已经大量使用的金属氢化物镍蓄电池、锂离子蓄电池和正在推广使用的无汞碱性锌锰原电池和可充电电池以及正在研制、开发的锂或锂离子塑料蓄电池和燃料电池等都属于这一范畴。此外，已广泛应用并利用太阳能进行光电转换的太阳电池（又称光伏发电），也可列入这一范畴。
第四环节、学以致用
1、电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献，下列有关电池的叙述不正确的是( )
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．甲醇燃料电池中甲醇参与正极反应
C．碱性锌锰电池中，锌电极是负极
D．太阳能电池的主要材料是高纯度的硅
B
2、关于铅蓄电池放电时的说法正确的（
）
A．电池的负极材料是铅板
B．正极发生的反应是
Pb
+SO42--2e-=
PbSO4
C．电池中硫酸的浓度不发生变化
D．负极质量减少、正极质量增加
A
3、氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。关于以KOH为电解质的氢氧燃料电池叙述错误的是（
）
A、氢氧燃料电池直接把热能转化为电能
B、电子从负极出发，沿导线流向正极
C、负极反应式为H2+2OH--2e-
=2H2O
D、电解质
KOH的物质的量不发生变化
A
4、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其充电和放电过程可以表示为：
2Ag+Zn(OH)2
Ag2O+Zn+H2O
，
则此电池放电时，负极上发生反应的物质(
）
（A）Ag
（B）Zn
(OH)2
（C）Ag2O
（D）Zn
D
5.据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染，其电池反应为：2Zn
+
O2
＝
2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是(
)
A.锌为正极，空气进入负极反应
B.负极反应为Zn
–
2e-
＝
Zn2+
C.正极发生氧化反应
D.电解液肯定是强酸
B
6.下列叙述中正确的是(
)
A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属
B.由Cu、Zn做电极与CuSO4溶液组成的原电池中Cu是负极
C.马口铁(镀锡铁)破损时与电解质液接触锡先被腐蚀
D.铜锌原电池工作时，若有13g锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过
D
再
见
细节决定成败
化学
选修4
第二节
第四章
电化学基础
化学电源
1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？
2、判断电池的优劣标准主要是什么？
3、目前化学电池主要分哪几大类？
能量转换效率高，供能稳定可靠，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，易于维护，并可在各种环境下工作
①单位质量或单位体积所能输出电能的多少，即比能量；
②输出功率的大小即比功率
③电池的存储时间的长短。
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。
第一环节、七嘴八舌谈电池
化学电池
一次电池
二次电池
燃料电池
氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料电池
铅蓄电池
锌银蓄电池
镍镉电池
锂离子电池
普通干电池
碱性锌锰电池
锌银纽扣电池
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。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。
形形色色的电池
笔记本电脑专用电池
碱性电池
铅蓄电池
汽车燃料电池
普通干电池
纽扣电池
第二环节、探秘
—走进电池内部世界
锌筒(负极)：
Zn
-
2e-
=
Zn2+
碳棒(正极)：2MnO2+2NH4++2e-
=Mn2O3+
2NH3+H2O
电池总反应为：
?Zn
+
2MnO2
+
2NH4+
=
Zn2++Mn2O3
+
2NH3
+
H2O??
普通电池
锌筒
石墨棒
MnO2和C
普通锌-锰干电池的结构
NH4Cl、ZnCl2
和
H2O等
优点：制作简单、价格便宜。
缺点：放电时间短，易气涨或漏液
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。
电解质
KOH
负极：
Zn粉
Zn
+
2OH-
-
2e-
=
Zn(OH)2
正极：MnO2
2MnO2+2H2O+2e-
=
2MnOOH+2OH-
电池反应：
Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
碱性锌-锰电池：
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(电流稳定，放电容量、时间增大几倍,不会气涨或漏液。)
思考:该电池的正负极材料和电解质．
锌银钮扣电池
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
电极分别为Ag2O和Zn
电解质溶液为KOH
优点：比能量大、电压稳定、储存时间长，适宜小电流连续放电。
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。
海水电池
4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3
[思考]指出该电池的正、负极材料、写出正、负极反应式和总反应式。
负极：
正极：
总反应：
（Al）：4Al-12e-
=
4Al3+
（石墨）3O2+6H2O+12e—
=
12OH—
1991年我国首创的以铝—空气—海水组成的新型电池，可用于航标灯中。
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起搏器的锂—碘电池;还有在环境温度一二百度条件下应用于井下的锂—氧化铜电池,及在照相机中使用的锂……
锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。
永久性人造心脏在美问世
锂碘电池可作为真正的干电池的代表
锂碘电池可作为真正的干电池的代表。它的负极是金属锂，正极是I3-的盐，固体电解质为能够传导锂离子的LiI晶体，可将放电时负极产生的锂离子传导到正极与碘的还原产物I-结合。——可用于心脏起搏器。
锂电池——电解液为有机溶剂（无水）
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-+2S
负极:Li,正极可以是:CuO、FeS2
、MnO2
、C等;
①放电过程——原电池
负极：氧化反应
Pb+SO42--2e-=PbSO4
正极：还原反应
PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4
+2H2O
放电过程总反应：
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
②充电过程——电解池
阴极(接电源负极)：还原反应
PbSO4+2e-=Pb+SO42-
阳极(接电源正极)：氧化反应
PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
充电过程总反应：
2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4
铅蓄电池
用途：
优点：
主要缺点：
电动自行车、汽车、发电站等都要用到它
可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉
比能量低、笨重、废弃电池污染环境
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：
2Ag+Zn(OH)2
Zn+Ag2O+H2O
写出电极反应式。
充电
放电
负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
中国第1颗人造地球卫星东方红-1用银锌电池作电源。
镉镍电池
NiO(OH)+Cd+2H2O
Ni(OH)2+
Cd(OH)2
放电
充电
负极材料：Cd；
正极材料：涂有NiO（OH），
电解质：KOH溶液。
反应式如下：
写出电极反应式。
特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。
负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2
正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-
用途：
优点：
主要缺点：
镍镉充电电池：
广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等.
具有残留性记忆，可重复使用500次以上，体积小
镉有致癌作用,如不回收，会产生严重污染;
镍
镉
电
池
氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是
???H2+2NiO(OH)
??????????2Ni(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在负极上反应
CD
负极：H2+2OH--2e-
=?2H2O
正极：2NiO(OH)+2H2O+2e-
=?2Ni(OH)2+2OH-
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，同时将电极反应产物不断排出电池。
可供选择的燃料很多，如:氢气、烃类、肼、甲醇、氨、煤气等液态或气态的燃料。
燃料电池的基本设计是：电极是用镍、银、钯、铂等金属粉末压制成可以透过气体的多孔又可导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。
电极:Pt或石墨
制作的惰性电极
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
碱性介质
负极:
2H2-4e-+4OH-==4H2O
正极:
O2+2H2O+4e-==4OH-
总反应:
2H2+O2==2H2O
PH：增大
PH：减小
思考:放电过程中分别以酸或碱为电解质溶液时，电极附近溶液PH如何变化？原电池PH如何变化？
缺点：体积较大、附属设备较多
优点：能量转换率高、清洁、对环境友好
？
？
a
b
介质
电池反应：
2H2
+Ｏ２
=
2H2O
酸性
负极
正极
中性
负极
正极
碱性
负极
正极
2H2
-
4e-
=
4H+
O2
+
2H2O
+
4e-=
4OH-
2H2
-
4e-
=
4H+
O2
+
4H+
+
4e-=
2H2O
2H2
+4OH--
4e-
=
4H2O
O2
+
2H2O
+
4e-=
4OH-
氢氧燃料电池在不同电解质时的电极反应
一定要会判断：酸性有H+
(肯定没OH-
）；
碱性有OH-
(肯定没
H+
）
中性时反应物中无H+或OH-
该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。
CH4燃料电池
CH4
+
10OH-
-
8e-＝CO32-
+
7H2O
2O2
+
4H2O
+
8e-＝8OH-
CH4
+
2O2
+
2KOH＝K2CO3
+
3H2O
负极：
正极：
总反应：
燃料（例如，氢、肼、一氧化碳、甲烷、乙炔）和氧化剂分别从负极和正极的外侧源源不断地通过电极里的微孔进入电池体系，并分别在各自的电极上受到电极材料的催化而发生氧化和还原反应，同时产生电流。在燃料电池中，燃料与氧化剂连续不断的输送到电池内，同时电池反应产物持续不断地排出电池，故燃料电池又称连续电池。燃料电池中能量转换率可高达80%以上。
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。
使用氢氧燃料电池动力
的法国产标致TAXI
同济大学研制的燃料电池汽车－超越3号
我国自主研发的燃料电池车
神舟六号燃料电池发电系统
反应原理如下：
正极：
O2
+
2CO2
+
4e
-
=2CO32-
负极：
2H2
+
2CO32-
-
4e–
=
2CO2
+
2H2O
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（在正极充入CO2气作助燃剂,该电池放电的过程中CO2被循环使用）。
总反应：
O2
＋
2H2
=
2H2O
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．电池的总反应是：2C4H10+13O2→8CO2+10H2O
B．在熔融电解质中，O2—由负极移向正极
C．通入空气一极是正极,电极反应为：
O2+4e—
==2O2—
D．通入丁烷—极是正极,电极反应为：
C4H10+26e—+13O2—==4CO2+5H2O
AC
某燃料电池以熔融的K2CO3（其中不含O2－和HCO3－）为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为：2C4H10+26CO32－－52e－=34CO2+10H2O。试回答下列问题：
(1)该燃料电池的化学反应方程式为?????????
????????。
(2)正极电极反应式为?????????????????。
(3)为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是???????
。
(4)某学生想用该燃料电池为电源来电解饱和食盐水。
①写出该反应的离子方程式??????????????
。
②若电解后得到200mL3.25mol/LNaOH溶液，则消耗C4H10
的体积在标准状况下为???
???
mL。
2C4H10+13O2=8CO2+10H2O
13O2＋26CO2+52e－=26CO32－
CO2?
2Cl－+2H2O
=Cl2↑+H2↑+2OH－
560
书写电极反应式应注意以下几点：
1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；
2．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；
3．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)；
4．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-。
钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀
类型
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
条件
正极
(C)
负极反(Fe)
总反应
其他反应
水膜呈弱酸性或中性
O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe-2e-=Fe2+
水膜呈酸性
2H++2e-=H2↑
Fe-2e-=Fe2+
Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2
+2H2O+
O2=
4Fe(OH)3
4Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈
Fe+2H+=Fe2++H2↑
2Fe+2H2O+O2=
2Fe(OH)2
补充
通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀更普遍。
第三环节、众议电池功与过
展望电池的未来
你
知
道
吗
1、
一节1号电池腐烂产生的有毒物质能使1m2土地失去使用价值
一粒纽扣电池可污染60万升水，相当于一个人一生的用水量
废旧电池渗出的重金属造成水体污染，威胁人类健康，废酸废碱使土地酸化、盐碱化，
电池生产每年耗15.6万吨锌，22.6万吨二氧化锰，2080吨铜，2.7万吨氯化锌，7.9万吨氯化铵，4.3万吨碳棒
减
少
污
染
节
约
资
源
绿色电池种种
绿色环保电池是指已投入使用或正在研制、开发的一类高性能、无污染电池。已经大量使用的金属氢化物镍蓄电池、锂离子蓄电池和正在推广使用的无汞碱性锌锰原电池和可充电电池以及正在研制、开发的锂或锂离子塑料蓄电池和燃料电池等都属于这一范畴。此外，已广泛应用并利用太阳能进行光电转换的太阳电池（又称光伏发电），也可列入这一范畴。
第四环节、学以致用
1、电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献，下列有关电池的叙述不正确的是( )
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．甲醇燃料电池中甲醇参与正极反应
C．碱性锌锰电池中，锌电极是负极
D．太阳能电池的主要材料是高纯度的硅
B
2、关于铅蓄电池放电时的说法正确的（
）
A．电池的负极材料是铅板
B．正极发生的反应是
Pb
+SO42--2e-=
PbSO4
C．电池中硫酸的浓度不发生变化
D．负极质量减少、正极质量增加
A
3、氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。关于以KOH为电解质的氢氧燃料电池叙述错误的是（
）
A、氢氧燃料电池直接把热能转化为电能
B、电子从负极出发，沿导线流向正极
C、负极反应式为H2+2OH--2e-
=2H2O
D、电解质
KOH的物质的量不发生变化
A
4、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其充电和放电过程可以表示为：
2Ag+Zn(OH)2
Ag2O+Zn+H2O
，
则此电池放电时，负极上发生反应的物质(
）
（A）Ag
（B）Zn
(OH)2
（C）Ag2O
（D）Zn
D
5.据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染，其电池反应为：2Zn
+
O2
＝
2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是(
)
A.锌为正极，空气进入负极反应
B.负极反应为Zn
–
2e-
＝
Zn2+
C.正极发生氧化反应
D.电解液肯定是强酸
B
6.下列叙述中正确的是(
)
A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属
B.由Cu、Zn做电极与CuSO4溶液组成的原电池中Cu是负极
C.马口铁(镀锡铁)破损时与电解质液接触锡先被腐蚀
D.铜锌原电池工作时，若有13g锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过
D
再
见
细节决定成败