第二节 化学电源 学习目标 核心素养 1.了解化学电源的分类。2．熟悉几种常见化学电源的组成及工作原理，会熟练书写电极反应式。3．了解化学电源的广泛应用、废旧电池对环境的危害及处理方法。 1.证据推理与模型认知：建立对原电池过程的系统分析思路的认识模型，提高对原电池本质的认识。2．科学态度与社会责任：依据生活和工业生产上的过程，设计简单的原电池，有致力于新型电池开发的科学态度与社会责任。 一、化学电池 1．定义 将化学能变成电能的装置。 2．分类 3．优点 化学电池的能量转换效率较高，供能稳定可靠。 4．判断电池优劣的主要标准 (1)比能量 即单位质量或单位体积所能输出电能的多少。 (2)比功率 即单位质量或单位体积所能输出功率的大小。 (3)电池的可储存时间的长短。 二、一次电池 1．锌锰干电池 (1)碱性锌锰电池的构造 (2)工作原理 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 (3)特点：比能量和可储存时间比普通锌锰电池均有提高，适用于大电流和连续放电。 2．银锌电池 (1)纽扣式银锌电池的构造 (2)工作原理 负极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O； 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 (3)特点：此种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。 3．锂电池 (1)电极材料： 负极：Li；正极：MnO2、CuO、FeS2等。 (2)特点： 比能量高、电压高、工作温度宽、可储存时间长。 三、二次电池 二次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。 1．铅蓄电池的构造 负极：Pb，正极：PbO2，电解质溶液：H2SO4溶液。 2．工作原理 (1)放电时 负极：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)； 正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)； 总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)。 (2)充电时 铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程。 阴极：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)； 阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)； 总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。 上述充放电反应可写成一个可逆反应方程式：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)。 3．性能及应用 电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉、生产生活中应用广泛，缺点是比能量低、笨重、废弃电池污染环境。 四、燃料电池 1．燃料电池的工作原理 (1)连续地将燃料(如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体)和氧化剂的化学能直接转换成电能。 (2)电极材料本身不参与氧化还原反应。 (3)工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除。 2．燃料电池的优点 (1)能量转化率高 燃料电池的能量转化率超过80%，普通燃烧过程能量转化率仅30%多。 (2)污染小。 3．氢氧燃料电池 (1)碱性电解质 电极反应为： 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O； 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－； 总反应：2H2＋O2===2H2O (2)酸性电解质 电极反应为： 负极：2H2－4e－===4H＋； 正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O； 总反应：2H2＋O2===2H2O 探究点一 燃料电池电极反应式的书写 1．燃料电池的组成 (1)电极：惰性电极。 (2)燃料：包括H2、烃(如CH4)、醇(如C2H5OH)、肼(N2H4)等。 (3)电解质：①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物，如Y2O；④熔融碳酸盐，如K2CO3等。 2．书写燃料电池反应式的基本步骤 (1)第一步：写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加和后的反应。 如氢氧燃料电池的总反应为2H2＋O2===2H2O；甲 ... ...
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