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1、化学电源【学习目的】1、理解常用电池的分类及长处；2、理解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、反映原理及应用。 【要点梳理】知识点一、化学电池 1、定义 化学电池是将化学能转变成电能的装置。【高清课堂:化学电源#化学电池的分类】 2、分类 3、化学电池的长处 化学电池的能量转换效率较高,供能稳定可靠。 可以制成多种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。 使用以便,易于维护，并可在多种环境下工作。 、判断电池优劣的重要原则 比能量:即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位(Wh）/k或(W)/L。 比功率:即单位质量或单位体积所能输出功率的大小,单位W/kg或W/L。 电池的可储存时
2、间的长短。【高清课堂：化学电源#常用的化学电池】知识点二、常用的化学电池电池负极反映正极反映总反映式一次电池一般干电池(Zn、MnO、NH4、C)n-2e-=n2+M2+H4+22NH3+Mn2O3+H2MnO22H4+Zn2NH3+M2O3+2+n2+碱性锌锰电池(Zn、KOH、Mn2)ZnH-Zn(OH)22MnO2+2H2+2e=MOH+2H-Zn+2Mn22O=2MnOH+Zn(H)锌银电池(Zn、KOH、Ag2）Z+2-2e-Zn(OH)2A2O+H2O2-=2A+2O-n+Ag2O+HZn(H)22Ag二次电池铅蓄电池(P、H2O4、bO2）+SO2-2ebSOPbO2+4+SO4
3、2-2e=PbSO42H2b+PbO+2H2SO42bSO4+2H2O氢镍电池H2、H、NO(H）H2+O-2e2H2O2iO(OH)2H2O+2e-i(H)2+OH2NiO()+H22N(OH)2燃料电池氢氧燃料电池(2、H+、O)2H2e4H+O2+4H+-22O2+2=2H2O氢氧燃料电池(H2、NaO4、O2)2H-4e=4+O2+2H2O+e-4H2+O222O氢氧燃料电池(H2、OH-、O2）24OH4-=42OO+2H2+e-OH2H2+=22知识点三、多种化学电池的特点名称一次电池(干电池)二次电池(充电电池或蓄电池）燃料电池定义发生氧化还原反映的物质消耗到一定限度，就不能再使
4、用放电后可以再充电使发生氧化还原反映的物质获得再生一种持续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池特点电解质溶液制成胶状,不流动可以多次反复使用工作时,燃料和氧化剂持续地由外部供应,在电极上不断地进行反映,生成物不断地被排除，于是电池就持续不断地提供电能举例一般的锌锰电池、碱性锌锰电池铅蓄电池、氢镍电池、镉镍电池氢氧燃料电池、CH4燃料电池、H3OH燃料电池知识点四、化学电池电极反映式的书写 1、根据装置书写电极反映式 先分析题目给定的图示装置，拟定原电池正负极上的反映物质,并标出电子得失的数目。 电极反映式的书写 a负极：活泼金属或2失去电子生成阳离子；若电解质溶液中的阴离子与生成的
5、阳离子不共存,则该阴离子应写入负极反映式。如铅蓄电池，负极:PbS4-=PO。 b正极：阳离子得到电子生成单质或O2得到电子，若反映物是O2,则有如下规律: 电解质溶液是碱性或中性:O2+2H2O+4e4O- 电解质溶液是酸性;O2+H+e2O 正负电极反映式相加得到电池反映的总反映方程式。 、给出总反映式,写电极反映式 如果题目给定的是总反映式，可分析此反映中的氧化反映或还原反映(即分析有关元素的化合价变化状况)，选择一种简朴的变化去写电极反映式，另一极的电极反映式可直接写或将各反映式看作数学中的代数式，用总反映式减去已写出的电极反映式,即得成果。以H2+=2HO为例，当电解质溶液为OH溶液
6、时的电极反映式的书写环节如下。 根据总反映方程式分析有关元素化合价的变化状况，拟定2 mol H2失掉mol电子，初步拟定负极反映为:2-4e-4+。 根据电解质溶液为碱性，与H不能共存，反映生成水,推出OH应写入负极反映式为：22+4H-4e42。 用总反映式H2+O22H2O减去负极反映式得正极反映式为:2HO+O44OH-。 、可充电电池电极反映式的书写 在书写可充电电池电极反映式时,要明确电池和电极，放电为原电池,充电为电解池。 原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反映，相应元素化合价升高; 原电池的正极与电解池的阴极发生还原反映,相应元素化合价减少。 要点诠释：书写燃料电池的电极反映式
7、时，一方面要明确电解质是酸、碱还是熔融盐。在酸性电解质溶液中电极反映式中不能浮现OH,碱性电解质溶液中电极反映式中不要浮现H+，同步还要分清燃料是+还是含碳燃料(C、CH4、3O、2H5），但无论是哪一种燃料在碱性条件下正极反映式都是同样的,即2+4e-+2H=O。如果是含碳燃料，负极反映式的书写同H4作负极时的书写措施相似,只是需要配上不同的化学计量数。一般来说，燃料电池的总反映式与燃料燃烧的反映方程式相似,因此可以通过将两极加和的措施，判断各极反映方程式的书写与否对的。知识点五、新型电池 1、菠菜电池 科学家参照光合伙用原理,运用生物技术手段发明了一种新型菠菜电池。科学家们一方面从菠菜的叶
8、绿体中分离出多种蛋白质,并将这些蛋白质分子与一种肽分子混合，这种肽分子能在蛋白质分子外形成保护层,为其发明类似植物叶片内的生存环境。之后，科学家又将提取出的蛋白质分子铺在一层金质薄膜上，而后在其最上方再加一层有机导电材料,做成一种类似“三明治”的装置。当光照射到这个“三明治”上时,装置内会发生光合伙用，最后产生电流。 2、水充电池 水充电池的发明使水直接转化为电能成为现实。当水流动时,因摩擦而布满带正、负电荷的物质,与固体互相吸引，这样就会产生一种很薄的带静电荷的水流层,也叫双电荷层或者电偶层,如果将这两种电荷分开,就能使其像我们平常生活中使用的电池那样提供电能。这种“水充电池”无污染、无毒并
9、且易于携带，估计在不久的将来，这种电池就可以投入商用了。 3、生物热电池 生物热电池是一块植有数千个微型热电发生器的芯片。它运用“热电偶效应”发电，即将两种不同的材料连接起来构成一种闭合回路，如果两个连接点的温度不同样，就能产生微小的电压。该装置用碲化铋半导体材料制造,其中掺入了杂质,使得一端富有多余的电子，另一端则由于缺少了电子而带正电,这样的制造措施使热电偶的发电能力比同等规模的金属装置更强。“生物热电池”可以持续工作约30年，这就可以减少更换电池的次数。 4、汽油电池 设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一。近来有人制造了一种燃料电池,一种电极通人空气，另一电
10、极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了YO3的Zr晶体，它在高温下能传导2。 、溶氧生物电池 用作人体心脏起搏器的电池规格与一般的电池有很大的不同。规定是一次电池,输出功率只需几种毫瓦，但必须持续工作若干年,其间不需要维持保养,例如Zn2/和/O2、Pt构成的“生物电池”。因人体体液中具有一定量的溶解氧,若该“生物电池”在低功率下工作，人体就会易于适应Zn2+的增长和H+的迁出。【典型例题】类型一：常用的化学电源 例1 下列说法中对的的是（ ） A.碱性锌锰电池是二次电池 B.铅蓄电池是一次电池 C.二次电池又叫蓄电池,它放电后可以再充电使活性物质获得再生 D.燃料电池的活性物质储存在电池内 【
11、答案】C 【解析】碱性锌锰电池是一次电池,铅蓄电池是二次电池,燃料电池的活性物质没有储存在电池内而是从外界不断输入电池。 例2 一般锌锰干电池在放电时电池总反映方程式可以表达为:2MnO2+2NZn2n2O+ 2N32O。此电池放电时，正极（碳棒)上发生反映的物质是( ) A.M和H n2和NH+ .Zn D碳棒 【答案】 【解析】在电池的正极上发生的是得e的还原反映,是总反映中氧化剂发生反映的电极。由一般锌锰干电池的总反映式可知,nO2与N+发生的反映为正极反映。举一反三:【变式】生产铅蓄电池时，在两极板上的铅锑合金上均匀涂上膏状的Pb,干燥后再安装,充电后即可使用，发生的反映是:bSO42
12、H2OO2+Pb+2HS4下列对铅蓄电池的说法中错误的是( ) A需要定期补充硫酸 B工作时P是负极，PbO2是正极 c工作时负极上发生的反映是Pb2S42-=PbSO D工作时电解质溶液的密度减小 【答案】A 【解析】铅蓄电池在工作时相称于原电池，发生氧化反映的物质是负极,发生还原反映的物质是正极，因此Pb是负极,PbO是正极；在工作时,负极发生的反映是Pb失去电子生成P2+,而Pb2又与溶液中的SO2生成PbO4沉淀；放电时消耗硫酸的量与充电时生成硫酸的量相等,阐明2S4不用补充；放电时,H2S4被消耗，溶液中H2O4的物质的量浓度减小，因此溶液的密度也随之减小。 例3 电池是人类生产和生
13、活的重要能量来源,各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大奉献。下列有关电池的论述中对的的是（ ） A.锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B.氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能 C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化 D太阳能电池的重要材料是高纯度的二氧化硅 【答案】C【解析】由于锌锰干电池中，碳棒作正极,但只起导电作用,质量不变,故A错；原电池是将化学能直接转变为电能,因此B错；氢氧燃料电池负极反映为：H2-2e=H+,因此C对的;太阳能电池的重要制作材料是高纯硅单质,D错误。类型二:电极方程式的书写例4 天津是国内研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（LiCO2)，充电时LiCoO2中L被还原,并以原子形式嵌入电池负极材料碳()中，以iC表达。电池反映为LiCo2+C62+L。则下列说法对的的是( ) A.放电时，电池的正极反映为Li6ei+C6 .放电时，电池的正极反映为CoO2+Li+e=LCoO2 C羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质 .锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低
