内容正文:
第六章 化学反应与能量
第2讲 原电池 化学电源
电极反应式的书写
练习1、微型银-锌电池可用作电子仪器的电源,其电极分别是Ag/Ag2O和Zn,电解质为KOH溶液,电池总反应为:Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2,下列说法正确的是( )
A. 电池工作过程中,KOH溶液浓度降低
B. 电池工作过程中,电解液中OH-向正极迁移
C. 负极发生反应Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2
D. 正极发生反应Ag2O+2H++2e-=2Ag+H2O
C
四、原电池电极反应式的书写
1、一般电极反应式书写
2、复杂电极反应式的书写(加减法)
= -
复杂电极反应式
总反应式
较简单一极的电极反应式
练习2、下图中a为镁片,b为铝片,
书写电池反应以及正极与负极的电极反应式。
负极:2Al-6e-+8OH- = 2AlO2 -+4H2O
正极:6H2O+6e-=3H2↑+6OH-
电池反应:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2 -+3H2↑
1、化学电源的分类
五、化学电源
化学电源
一次电池
二次电池
燃料电池
又叫干电池,活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度,就不能继续使用了。
又称可充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生,可以重复使用。
一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源,如氢氧燃料电池。
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2、判断电池优劣的标准
(1)比能量
[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。
(2)比功率
[符号是W/kg,W/L)]
指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小。
(3)电池的储存时间的长短
除特殊情况外,质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池,其质量好。
3、常见的化学电源及电极反应式的书写
电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后,就不能再次利用。
(1)一次电池
碱性锌-锰干电池
电解质:
KOH溶液(用浸泡过电解质溶液的超强隔离纸分开正负极)
负极——Zn
Zn+2OH--2e -=Zn(OH)2
正极
——MnO2
2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-
电池反应:
Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2
优点:比能量和储存时间有所提高。
缺点:只能一次使用,不能充电;价格较贵。
练习3、【2015年新课标Ⅱ卷】酸性锌锰干电池是一种一次电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是碳粉,MnO2,ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物,该电池在放电过程产生MnOOH,回收处理该废电池可得到多种化工原料。
该电池的正极反应式为 ,
电池反应的离子方程式为:
;
MnO2+e—+H+=MnOOH
Zn+2MnO2+2H+=Zn2++2MnOOH
正极板上覆盖PbO2,负极板上覆盖Pb,电解质为30%的稀硫酸溶液。
2、二次电池(充电电池或蓄电池):放电后可以再充电使活性物质获得再生。
(1)铅酸蓄电池
铅酸蓄电池的构造示意图
稀硫酸
我们再来对比铅蓄电池的内部结构,它采用平行排列的铅和铅锑合金栅板作电极,负极板是铅,正极板是铅锑合金,正极板上覆盖着二氧化铅。电解质是30%的硫酸溶液。这个设计和我们的几乎完全相同,看起来,30%是科学工作者经过反复试验,得出来的最合适的浓度了。
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正极:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
负极:Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
放电时总反应:Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
铅蓄电池的电极反应物(Pb、PbO2)和放电后的产物(PbSO4)均以固体形式附着在电极材料表面。
目的:使电极反应物和产物富集在电极材料表面,充、放电时可以循环转化,实现电池重复使用。
Pb
PbSO4
负极
PbO2
PbSO4
正极
放
电
充
电
放
电
充
电
(2)锂离子电池
结构
原理图
放电
负极反应:LixCy-xe-=xLi++Cy
正极反应:Li1-xCoO2+xe-+xLi+=LiCoO2
总反应:Li1-xCoO2+LixCy=LiCoO2+Cy
练习4、高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能