01262电池及电极方程式书写.ppt

普通干电池普通干电池   电池电池钮扣电池钮扣电池笔记本电脑笔记本电脑 专用电池专用电池  摄像机摄像机专用电池专用电池  “神六神六”用用太阳能电池太阳能电池电池电池1780年，伽伐尼年，伽伐尼(Galvani,L.) 青蛙抽搐实验青蛙抽搐实验原电池的雏形原电池的雏形理论解释理论解释 ：：生物电观点生物电观点 伏打对生物电观点的质疑伏打对生物电观点的质疑 （）（） 1800年建立伏打电堆模型年建立伏打电堆模型 伏打电池是伏打电池是实用电池的开端实用电池的开端化学电池一次电池燃料电池二次电池活性物质消耗到一定程度就不能再用了也叫干电池放电后可以再充电使活性物质获得再生又称充电电池或蓄电池连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的电池种类种类优点优点:①①能量转换效率高，供能稳定可靠能量转换效率高，供能稳定可靠②②可以制成各种形状和大小、不同容量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，使用方便和电压的电池和电池组，使用方便③③易维护，可在各种环境下工作易维护，可在各种环境下工作电池优劣的判断标准电池优劣的判断标准:［符号［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指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少②②比功率比功率 [符号是符号是W/kg，，W/L)]③③电池的储存时间的长短电池的储存时间的长短①①比能量比能量指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小1 1、干电池、干电池( (普通锌锰电池）普通锌锰电池）干电池用锌制桶形外壳作干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充墨周围填充NHNH4 4ClCl、、ZnClZnCl2 2和淀粉作电解质溶液，还和淀粉作电解质溶液，还填充填充MnOMnO2 2的黑色粉末吸收正极放出的的黑色粉末吸收正极放出的H H2 2，防止产生极化，防止产生极化现象。

电极总的反应式为：现象电极总的反应式为：Zn+2MnOZn+2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4Cl = ZnClCl = ZnCl2 2+ Mn+ Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O请写出各电极的电极反应请写出各电极的电极反应一、一、 一次电池一次电池练：写出练：写出锌锰干电池锌锰干电池的电极反应和总化学反的电极反应和总化学反应方程式应方程式负极负极————————————————正极正极————————————————总反应总反应———————————————通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？化判断它已经不能正常供电了？_____________________________我们在我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了作用请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？？Zn-2e-=Zn2+2NH4++2e-=2NH3+H2 ，， H2 +2MnO2=Mn2O3+H2O锌筒变软，电池表面变得不平整锌筒变软，电池表面变得不平整MnO2Zn+2MnOZn+2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4Cl = ZnClCl = ZnCl2 2+ Mn+ Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O一、一次电池一、一次电池(干电池干电池)2. 碱性锌锰电池锌粉和KOH的混合物MnO2金属外壳•负极是Zn：•Zn+2OH- - 2e- = Zn(OH)2•正极是MnO2：•2MnO2+ 2H2O+ 2e- = 2MnOOH +2OH-•电池总反应：•Zn+2MnO2+2H2O= 2MnOOH+Zn(OH)2干电池干电池负极负极: Zn－－2e-＝＝Zn2＋＋ 普通锌锰干电池：普通锌锰干电池：（（-））Zn ZnCl2、、NH4Cl（糊状）（糊状） 石墨石墨(ＭＭnO2)(+）） 正极正极: 2NH4+＋＋2e-＝＝2NH3↑＋＋H2 ↑ 总电池反应方程式总电池反应方程式 ：：2NH4Cl＋＋Zn＝＝ZnCl2＋＋2NH3↑＋＋H2↑ 缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液 改进后碱性锌锰电池的优点：改进后碱性锌锰电池的优点： 电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。

电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液 二氧化锰的用途二氧化锰的用途Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2一、一次电池一、一次电池(干电池干电池)3. 锌银电池•负极是Zn：•Zn+2OH- - 2e- = Zn(OH)2•正极是Ag2O：•Ag2O +H2O + 2e- = 2Ag +2OH-•电池总反应：•Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2教材上的写法Zn+2OH- - 2e- = ZnO+H2OAg2O +H2O + 2e- = 2Ag +2OH-Zn+Ag2O=2Ag+ZnO铅蓄电池、铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池……1.铅蓄电池铅蓄电池1)正负极材料正负极材料正极：正极：PbO2负极：负极：Pb2)工作机制工作机制电解质：电解质：H2SO4溶液溶液铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程分为放电和充电两个过程二、二次电池二、二次电池放电过程总反应：放电过程总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O                                                                Pb(s) + SO42- -2e- =PbSO4 (s)正极：正极：PbO2(s) + 4H++SO42- +2e- =PbSO4 (s) +2H2O 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应负极：负极：①①放电过程放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程逆过程Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4                                                2PbSO4(s)+2H2O(l)①①充电过程充电过程PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42-  还原反应还原反应阴极：阴极：阳极：阳极：PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H+                                                           + SO42- 氧化反应氧化反应接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极充电过程总反应：充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程：放电放电充电充电3)优缺点简析优缺点简析缺点：缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉价格低廉Ø其它二次电池其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池离子蓄电池……2 2、银锌蓄电池、银锌蓄电池 正极壳填充正极壳填充AgAg2 2O O和石墨，负极盖填充锌汞合和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液金，电解质溶液KOHKOH。

反应式为：反应式为：2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 写出电极反应式写出电极反应式充电充电放电放电1970-1975, 1970-1975, 1970-1975, 1970-1975, 开发了先进的银锌、镍镉电池技术开发了先进的银锌、镍镉电池技术开发了先进的银锌、镍镉电池技术开发了先进的银锌、镍镉电池技术 1975-1983, 1975-1983, 1975-1983, 1975-1983, 为美国海军生产潜水艇用银锌电池为美国海军生产潜水艇用银锌电池为美国海军生产潜水艇用银锌电池为美国海军生产潜水艇用银锌电池1979-1987,1979-1987,1979-1987,1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池 1998-1992, 1998-1992, 1998-1992, 1998-1992, 为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。

为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇银银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：充电和放电过程可以表示为：2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O放电放电充电充电此电池放电时，负极上发生反应的物质是（此电池放电时，负极上发生反应的物质是（  ））A.Ag     B.Zn(OH)22D电极反应：电极反应：负极：负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-3 3、镉镍电池、镉镍电池NiO2+Cd+2H2O                Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放放电电充电充电负极材料：负极材料：CdCd；；正极材料：正极材料：涂有涂有NiONiO2 2，，电解质：电解质：KOHKOH溶液反应式如下：反应式如下：写出电极反应式写出电极反应式 特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用 镍镍—镉可充电电池可发生如下反应：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由此可知，该电池的负极材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放电放电充电充电A.  Cd  （（ A ））B.  NiO(OH)  D.  Ni(OH)2C.  Cd(OH)2电极反应：电极反应：负极：负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-•锂离子电池发展简史锂离子电池发展简史　　 锂电池和锂离子电池是锂电池和锂离子电池是20世纪开发成功世纪开发成功的新型高能电池。

这种电池的负极是金属的新型高能电池这种电池的负极是金属锂，正极用锂，正极用MnO2，，SOCl2，，(CFx)n等70年代进入实用化因其具有能量高、电年代进入实用化因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，已广泛应用于军事和民用小型电等优点，已广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动器中，如移动 、便携式计算机、摄像机、、便携式计算机、摄像机、照相机等、部分代替了传统电池照相机等、部分代替了传统电池 二、二次电池二、二次电池(充电电池、蓄电池充电电池、蓄电池)3. 锂电池二、二次电池二、二次电池(充电电池、蓄电池充电电池、蓄电池)3. 锂电池• 锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生 由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高所以，锂电池长期没有得到应用 随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求锂电池随之进入了大规模的实用阶段 二、二次电池二、二次电池(充电电池、蓄电池充电电池、蓄电池)3. 锂电池•锂电池也叫锂离子电池　锂离子电池目前由液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)两类。

其中，液态锂离子电池是指 Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池正极采用锂化合物LiCoO2或LiMn2O4，负极采用锂-碳层间化合物锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，是21世纪发展的理想能源3 3、锂电池、锂电池锂电池：锂电池：（（- -））LiLi（（S S）） LiILiI（晶片）（晶片） I I2 2(+(+）） 锂亚硫酰氯电池锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl(Li-SOCl2 2) )：：8Li+3SOCl8Li+3SOCl2 2=6LiCl+Li=6LiCl+Li2 2SOSO3 3+2S+2S负极：负极： ；正极：；正极： 用途：质轻、高能用途：质轻、高能( (比能量高比能量高) )、高工作效率、高稳定电压、工、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作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域8Li-8e8Li-8e- -=8Li=8Li+ +3SOCl3SOCl2 2+8e+8e- -=6Cl=6Cl- -+SO+SO3 32-2-+2S+2S大有发展前景的燃料电池大有发展前景的燃料电池        燃料电池燃料电池是利用是利用氢气、天然气、甲醇氢气、天然气、甲醇等燃等燃料与料与氧气或空气氧气或空气进行电化学反应时释放出来的进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。

目前化学能直接转化成电能的一类原电池目前燃燃料电池的能量转化率可达近料电池的能量转化率可达近80%80%，约为火力发电，约为火力发电的的2 2倍倍这是因为火力发电中放出的废热太多这是因为火力发电中放出的废热太多燃料电池的燃料电池的噪声噪声及硫氧化物、氮氧化物等及硫氧化物、氮氧化物等废气废气污染都接近零污染都接近零；；燃料电池发明于燃料电池发明于1919世纪世纪3030年代末，年代末，经反复试验、改进，到经反复试验、改进，到2020世纪世纪6060年代才开始进入实用年代才开始进入实用阶段第一代燃料电池的阶段第一代燃料电池的 大致情况如下：大致情况如下：    ( (三三) )燃料电池燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池新型燃料电池新型燃料电池        燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全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界输入，同时将电极反应产物不断排出电池三、燃料电池三、燃料电池以磷酸为电解质溶液时：负极：2H2 – 4e- = 4H+正极：O2+ 4H+ +4e- =2H2O总反应：2H2 +O2 =2H2O三、燃料电池三、燃料电池以KOH为电解质溶液时：负极：2H2 +4OH- – 4e- = 2H2O正极：O2+ 2H2O +4e- =4OH-总反应：2H2 +O2 =2H2O燃燃 料料 电电 池池2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 +4OH-- 4e- =  4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-固体燃料电池固体燃料电池2H2 - 4e- +2O2－－= 2H2O O2 +  4e-=  2O2－－ 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-=  2H2O 将铂丝插入将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为通入甲烷的一极为____，这一极的电极反应，这一极的电极反应为为___________________；通入氧气的一极；通入氧气的一极为为_______，电极反应为，电极反应为__________________________________，总，总反应为反应为__________________________。

负极负极CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O正极正极O2+4e-+2H2O=4OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O若将氢气换成甲烷，若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应写出各电极的电极反应电极反应式电极反应式书写书写应注意以下几点：应注意以下几点：1 1．电极反应一般写成离子反应．电极反应一般写成离子反应2 2．正极反应．正极反应 + + 负极反应负极反应 = = 总反应式总反应式3 3．氧化产物、还原产物的确定与电解质溶液．氧化产物、还原产物的确定与电解质溶液有关例如：在有关例如：在碱性溶液中，碱性溶液中，COCO2 2以以CO32－－形形式存在）式存在）. .电极反应式书写电极反应式书写步骤：步骤：1.1.找物质，标得失；找物质，标得失；2.2.选离子，平电荷；选离子，平电荷；3.3.配个数，巧用水．配个数，巧用水．1、、仅有一个有一个电极材料参与反极材料参与反应的原的原电池：池：　　　　负极：极：M-xe=Mx+　　　　　　　　　　正极：析正极：析氢或或吸氧吸氧或析出不活或析出不活泼金属金属2、两个、两个电极均参与反极均参与反应的原的原电池池￿￿￿￿￿￿（如蓄（如蓄电池，池，纽扣扣电池）池）①①电极材料：金属极材料：金属为负极，金属化合物极，金属化合物为正极正极．．②②电子得失均由两电极本身发生．电子得失均由两电极本身发生．③③电极反应需考虑电解质溶液的参与．电极反应需考虑电解质溶液的参与．小结小结3、、电极材料本身均不参与反极材料本身均不参与反应的的电池（燃料池（燃料电池）池）①①两两电极材料均极材料均为惰性惰性电极．极．②②负极－可燃性气体失极－可燃性气体失电子，正极－助燃性气体得子，正极－助燃性气体得￿￿￿￿￿￿电子．子．③③电极反极反应考考虑电解解质溶液．溶液．1、在含有、在含有H2S气体的空气中，气体的空气中，银器表面易器表面易变黑（生成了黑（生成了Ag2S），），为了除去了除去银器表面器表面Ag2S，可采用如下方法：在一，可采用如下方法：在一个个铝制的容器中放入食制的容器中放入食盐溶液，将溶液，将银器浸入食器浸入食盐溶液，使溶液，使银器与器与铝接触良好．接触良好．过一段一段时间，，银器表面器表面变为银白色，白色，并并闻到臭到臭鸡蛋的气味，蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，察到有少量白色絮状沉淀生成，请用用电极反极反应式和离子方程式表示上述式和离子方程式表示上述过程．程．巩     固     练     习Al-3e-=Al3+Ag2S+2e-=2Ag+S2-2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S￪ ￪3.3.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能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电池，某种锂电池的总反应为Li + MnOLi + MnO2 2=LiMnO=LiMnO2 2, ,下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ））A A、、 LiLi是正极，电极反应为是正极，电极反应为Li Li －－ e e- - = Li= Li+ +B B、、 LiLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li Li －－ e e- - = Li= Li+ +C C、、 LiLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为MnOMnO2 2 + e+ e- - = MnO= MnO2 2 –D D、、 LiLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li Li －－2e2e- - = Li= Li2+2+B4、、1991年我国首年我国首创以以铝、空气、海水、空气、海水电池池为能源的新型能源的新型海水海水标志灯已志灯已经研制成功。

研制成功该灯以海水灯以海水为电解解质溶液，靠溶液，靠空气中氧使空气中氧使铝不断氧化不断氧化产生生电流只要把灯放入海水中数流只要把灯放入海水中数分分钟就就发出耀眼的出耀眼的闪光，其能量比干光，其能量比干电池高池高20到到50倍运用所学的化学知用所学的化学知识，推，推测该新型新型电池两极上可能池两极上可能发生的生的电极反极反应负极极￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿正极正极4Al-12e=4Al3+3O2+6H2O+12e=12OH-不活不活泼金属或碳金属或碳Cu5已知：已知：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2利用利用这一反一反应，，试设计一个原一个原电池，画出示意池，画出示意图，，标明明电极材料名称，极材料名称，电解解质溶液，然后填空：溶液，然后填空：正极正极￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿，，电极反极反应￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿负极极￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿，，电极反极反应   2Fe3++2e=2Fe2+Cu-2e=Cu2+。