人教課標實驗版化學反應原理(選修4)電化學基礎 化學電源_第1頁
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第二節化學電源閱讀課文P73頁并回答系列問題:1、化學電池與其它能源相比有哪些優點?2、判斷電池的優劣標準主要是什么?3、目前化學電池主要分哪幾大類?能量轉換效率高、供能穩定可靠、使用方便、易于維護、并可在各種環境下工作單位質量或單位體積所能輸出電能的多少,即比能量的大小;輸出功率的大小即比功率的大小以及電池的存儲時間的長短化學電池一次電池二次電池燃料電池堿性鋅錳電池鉛蓄電池氫氧燃料電池鋰離子電池鋅銀蓄電池普通干電池鋅銀紐扣電池一、一次電池鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池……1、正負極材料堿性鋅錳電池正極:MnO2負極:Zn2、工作機制負極:Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正極:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-氫氧化氧錳堿性鋅錳電池構造示意圖

氧化反應

還原反應電解質:KOH總反應:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)23、優缺點簡析缺點:多數只能一次使用,不能充電;價格較貴優點:

比能量和儲存時間有所提高,適用于大電流和連續放電其它一次電池鋅銀電池、鋰電池……鋅銀電池(紐扣電池)正極:Ag2O+H2O+

2e-=2Ag+2OH-負極:Zn+2OH-

—2e-=ZnO+H2O總反應:

Zn+Ag2O=ZnO+2Ag二、二次電池鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池……鉛蓄電池1、正負極材料正極:PbO2負極:Pb2、工作機制電解質:H2SO4溶液鉛蓄電池為典型的可充電電池,其電極反應分為放電和充電兩個過程放電過程總反應:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)正極:PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=2PbSO4(s)+2H2O(l)

氧化反應

還原反應負極:①放電過程鉛蓄電池充電的反應則是上述反應的逆過程2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)①充電過程PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)

還原反應陰極:陽極:2PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+H+(aq)+SO42-(aq)

氧化反應接電源負極接電源正極充電過程總反應:2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)鉛蓄電池的充放電過程:放電充電3、優缺點簡析缺點:比能量低、笨重、廢棄電池污染環境優點:可重復使用、電壓穩定、使用方便、安全可靠、價格低廉其它二次電池鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池……(2004年江蘇高考)堿性電池具有容量大、放電電流大的特點,因而得到廣泛應用。鋅—錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液,電流總反應式為:Zn

s

+2MnO2

s

+H2O

l

=Zn

OH

2

s

+Mn2O3

s

下列說法錯誤的是A

電池工作時,鋅失去電子B

電池正極電極反應式為:

2MnO2

s

+H2O

l

+2e

=Mn2O3

s

+2OH

aq

C

電池工作時,電子由正極通過外電路流向負極D

外電路中每通過0

2mol電子,鋅的質量理論上減小6

5g答案:C三、燃料電池氫氧燃料電池,烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池……酸性氫氧燃料電池1、正負極材料正極室:通氧氣負極室:通氫氣電解質:H2SO4溶液(氧化劑)(燃料)使用鉑電極2、工作機制2H2-4e-=2H+負極:正極:O2+4H++4e-=2H2O總反應:2H2+O2=2H2O3、優缺點簡析缺點:體積較大、附屬設備較多優點:能量轉換率高、清潔、對環境友好其它燃料電池書寫電極反應式應注意以下幾點:1.電極反應是一種離子反應,遵循書寫離子反應的所有規則(如“拆”、“平”);3.負極失電子所得氧化產物和正極得電子所得還原產物,與溶液的酸堿性有關(如+4價的C在酸性溶液中以CO2形式存在,在堿性溶液中以CO32-形式存在);2.將兩極反應的電子得失數配平后,相加得到總反應,總反應減去一極反應即得到另一極反應;4.溶液中不存在O2-:在酸性溶液中它與H+結合成H2O、在堿性或中性溶液中它與水結合成OH-;練習:航天技術上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無污染的優點。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種,它們放電時的總反應都可以表示為2H2+O2=2H2O,酸式電池中電解質是酸,其負極反應可表示為2H2-4e-=4H+

,則其正極反應式為______________

_。堿式電池的電解質是堿,其正極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-,則其負極反應可表示為

________。O2+4e-+4H+=2H2O

2H2-4e-+4OH-=4H2O

練習、氫氣是燃料電池最簡單的燃料,雖然使用方便,卻受到價格和來源的限制。常用的燃料往往是某些碳氫化合物,如:甲烷、汽油等。請寫出將圖中氫氣換成甲烷時所構成的甲烷燃料電池中a極的電極反應式:

,此時電池內總的反應式:

。KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2

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