用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池
用于“神六”的太陽能電池
在日常生活和學(xué)習(xí)中,你用過哪些電池,你知道電池的其它應(yīng)用嗎?
將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置
將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的裝置
將放射性同位素自然衰變時(shí)產(chǎn)生的熱能通過熱能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置
將化學(xué)能變成電能的裝置
①一次電池又稱不可充電電池——干電池②二次電池又稱充電電池——蓄電池③燃料電池——?dú)溲跞剂想姵?br/>正極:Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH-
負(fù)極:Zn +2OH--2e- =Zn(OH)2
總反應(yīng): Zn+Ag2O + H2O = Zn(OH)2 +2Ag
優(yōu)點(diǎn):制作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。 缺點(diǎn):放電時(shí)間短,電壓下降快。
缺點(diǎn):多數(shù)只能一次使用,不能充電;價(jià)格較貴
優(yōu)點(diǎn):比能量和儲(chǔ)存時(shí)間有所提高,適用于大電流和連 續(xù)放電
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
Pb + SO42- -2e- =PbSO4
PbO2 + 4H++SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O
鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的逆過程
PbSO4 +2e- =Pb + SO42-
PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H++ SO42-
2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4
鉛蓄電池的充放電過程:
Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
比能量低、廢棄電池污染環(huán)境
可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉
鎳鎘電池、鎳氫電池、銀鋅電池、鋰電池、鋰離子電池……
燃料電池是利用燃料和氧化劑之間的氧化還原反應(yīng),將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電源。(氫氣、甲烷、肼、甲醇、氨等燃料電池……)
堿性電解質(zhì)(KOH)負(fù)極: 2H2-4e-+4OH-==4H2O正極: O2+2H2O+4e-==4OH-總反應(yīng): 2H2+O2==2H2O
若把氫氧化鉀換成硫酸,電極反應(yīng)式又該如何呢?
酸性電解質(zhì):負(fù)極: 2H2-4e-==4H+正極: O2+4H++4e-==2H2O總反應(yīng):2H2+O2==2H2O
若將上述電池的電解液換成質(zhì)子交換膜,所形成的電池就是質(zhì)子交換膜電池,質(zhì)子交換膜能允許氫離子通過,請(qǐng)寫出質(zhì)子交換膜電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。
負(fù)極: 2H2-4e-==4H+正極: O2+4H++4e-==2H2O總反應(yīng):2H2+O2==2H2O
①氧化劑與還原劑在工作時(shí)不斷補(bǔ)充; ②反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出; ③能量轉(zhuǎn)化率高(超過80%),普通的只有30%,有利于節(jié)約能源。 缺點(diǎn):體積較大、附屬設(shè)備較多 優(yōu)點(diǎn):能量轉(zhuǎn)換率高、清潔、對(duì)環(huán)境好 其它燃料電池:烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池……
燃料電池與前幾種電池的差別:
①燃料做負(fù)極,助燃劑氧氣為正極 ②電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng),只起傳導(dǎo)電子的作用。
若將上述堿性電池中的燃料換成甲烷,請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。
總反應(yīng)式:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O正極:2O2+8e-+4H2O=8OH-負(fù)極:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
若將上述堿性電池中的燃料換成甲醇,請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。
總反應(yīng):2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O
正極:3O2+12e-+6H2O=12OH-
負(fù)極:2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O
怎樣書寫燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式?
熔融鹽燃料電池是一種高溫燃料電池。其工作原理是在負(fù)極通入燃料,在正極通入氧氣,使用高溫熔融鹽作為電解質(zhì)。某燃料電池使用碳酸鉀作為熔融鹽電解質(zhì),在一極通入一氧化碳,在另一極通入二氧化碳和氧氣的混合氣,已知該電池的一個(gè)電極反應(yīng)式為:CO+CO32--2e-=2CO2,請(qǐng)根據(jù)原電池的工作原理,寫出另一電極反應(yīng)的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。
固體氧化物燃料電池是一種采用固體氧化物作為電解質(zhì)的燃料電池。該電池中的固體氧化物電解質(zhì)是一種特殊的固體電解質(zhì),能夠允許氧離子通過。其工作原理是在負(fù)極通入燃料,在正極通入氧氣,而氧氣所形成的氧離子能夠通過氧化物電解質(zhì)。某燃料電池使用固體氧化物作為電解質(zhì),在一極通入一氧化碳,在另一極通入氧氣,請(qǐng)根據(jù)原電池的工作原理,寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。
掌握每一類典型電池的正負(fù)極、電極反應(yīng);了解每一類電池的優(yōu)缺點(diǎn);對(duì)其它電池有初步的認(rèn)識(shí)
沖擊高考題: 1、(江蘇高考)堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn),因而得到廣泛應(yīng)用。鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液,電流總反應(yīng)式為:Zn?s?+2MnO2?s?+H2O?l?=Zn?OH?2?s?+Mn2O3?s?下列說法錯(cuò)誤的是 ( )A? 電池工作時(shí),鋅失去電子B? 電池正極電極反應(yīng)式為: 2MnO2?s?+H2O?l?+2e?=Mn2O3?s?+2OH??aq?C? 電池工作時(shí),電子由正極通過外電路流向負(fù)極D? 外電路中每通過0?2 ml電子,鋅的質(zhì)量理論上減少6?5 g
2:氫氣是燃料電池最簡(jiǎn)單的燃料,雖然使用方便,卻受到價(jià)格和來源的限制。常用的燃料往往是某些碳?xì)浠衔?,如:甲烷、汽油等。?qǐng)寫出將圖中氫氣換成甲烷時(shí)所構(gòu)成的甲烷燃料電池中a極的電極反應(yīng)式: ,此時(shí)電池內(nèi)總的反應(yīng)式: 。
CH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2O
CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

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第二節(jié) 化學(xué)電源

版本: 人教版 (新課標(biāo))

年級(jí): 選修4 化學(xué)反應(yīng)原理

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